[發明專利]一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法

在審

• 申請號: 202110994012.0
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113628340A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 穆宇;孟憲海;李吉剛;楊欽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨;鄧治平

1.一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，應用于地質勘探、機械制造、數值模擬領域，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟A：針對機械實體結構，輸入面片集合，將存在外部文件的分段光滑曲面讀入內存，包括多邊形，顯式和隱式的曲面，公共線及公共點；

步驟B：構建曲面約束下的四面體網格；

步驟C：優化曲面約束下的四面體網格；

步驟D：構建曲面約束下的多面體網格。

2.如權利要求1所述的一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，其特征在于：曲面約束下中的曲面是由多面體網格中的一些側面組成的一組面片近似，并且這些側面的頂點都在約束曲面上，同時保證這組面片組成的集合與約束曲面的拓撲一致；所述的多面體由四面體、六面體和任意類型的多面體組合而成，能夠更好的適應各種不規則的邊界；多面體網格是指維諾多面體網格，即從網格單元內的任意一點到該網格單元核的距離，一定小于或等于到其他網格單元核的距離；它具有正交性，即兩個相鄰的網格單元間的公共側面垂直平分這兩個單元的單元核心點的連線，單元形狀為凸多邊形。

3.根據權利要求1所述的一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，其特征在于，所述步驟A進一步包括：針對機械實體物件，將存在外部文件的分段光滑曲面讀入內存，包括曲面集合，顯式表達的曲面和隱式表達的曲面，還包括曲線之間相交的公共點集合和曲面之間相交的公共線段集合；分段光滑曲面定義了一個集合包含約束條件的點集、曲線段集合和曲面片集合，集合中任何兩個元素的交集都是集合中有限個元素的并集，任何一個元素的邊界也是集合中有限個元素的并集，所有的元素均為光滑流形；分段光滑曲面規范了約束條件的表達形式，避免了曲面自相交，奇異點以及多個曲面相交等情況。

4.根據權利要求1所述的一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，其特征在于，所述步驟B進一步包括：根據約束條件，首先生成約束點集的四面體網格，約束點作為四面體網格的頂點，其次約束曲線由一些四面體網格的棱邊組成的一組線段近似，最后約束曲面由四面體網格中的一些三角形側面組成的一組面片近似，并且這些三角形側面的頂點都在約束曲面上；同時通過維護拓撲閉球屬性來保證這些近似約束曲線、曲面的集合與約束曲線、曲面的拓撲一致，得到一個拓撲逼近集合，輸出曲面約束下的四面體網格。

5.根據權利要求1所述的一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，其特征在于，所述步驟C進一步包括：優化曲面約束下的四面體網格，首先為四面體網格的每個頂點賦予滿足一定條件的同一權值；然后對約束曲面的四面體化結果進行加點細化，同時維護約束曲線和約束曲面的拓撲逼近集合；當所有的拓撲逼近面都被處理完畢，使得曲面約束的所有拓撲逼近面的正交中心權值小于0且包含這些拓撲逼近面的四面體網格的正交中心權值大于0，輸出優化后的曲面約束下的四面體網格。

6.根據權利要求1所述的一種用于曲面約束下的機械實體多面體網格自動生成方法，其特征在于，所述步驟D進一步包括：提取優化后的約束曲面的拓撲逼近集合中三角形的三個頂點權球相交的兩個對稱點，所有對稱點構成了曲面約束下的多面體網格的生長點集合，生長點即為多面體網格的核心，再生成生長點集的四面體網格，為四面體網格做對偶，得到維諾多面體網格，輸出曲面約束下的維諾多面體網格。