[發明專利]一種基于切比雪夫算法的自由曲面網格智能化劃分方法

在審

• 申請號: 202210728241.2
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115186336A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 陳元坤;李霆;陳禮杰;李宏勝;邱文航;陶蘭潔;陳曉強;熊政超;陳威;吳雄
• 申請（專利權）人: 中南建筑設計院股份有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F111/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

1.一種基于切比雪夫算法的自由曲面網格智能化劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，利用Grasshopper的Python函數提取曲面S的邊界B后，用Extend命令將所述曲面S根據設計的比例沿所述邊界B中的外邊界向外延伸；

S2，指定所述曲面S需要劃分網格的其中一個曲面，明確其中一個所述曲面上的切比雪夫算法的開始點和目標桿長，并明確所述網格上的X軸與其中一個所述曲面參數域u方向之間的夾角，從而明確所述網格X軸與Y軸之間的夾角；

S3，基于所述開始點、所述網格的X軸與其中一個所述曲面參數域u方向之間的夾角、所述網格X軸與Y軸之間的夾角，所述網格X軸方向、Y軸方向上分別生成兩列控制點，每列控制點上的空間距離等于所述目標桿長；

S4，過X軸方向上的第一個控制點并作半徑等于所述目標桿長的第一球體，過Y軸方向上的第一個控制點并作半徑等于所述目標桿長的第二球體，求所述第一球體與所述第二球體的交線C，然后求所述交線C與所述曲面S的兩個交點，其中一個交點為開始點，另一個交點定為第一個網格點；

S5，將所述第一球體的原點轉化為最新的網格點和X軸方向上的下一個控制點，并按照步驟S4而生成X軸方向上的一系列新網格點；將所述第二球體的原點轉化為最新的網格點和Y軸方向上的下一個控制點，并按照步驟S4而生成Y軸方向上的一系列新網格點；

S6，按照步驟S5進行重復操作，從而生成所述網格X軸方向和Y軸方向上的所有剩余網格點；

S7，用提取的所述曲面S的所述邊界B對生成的邊界網格進行裁剪；

S8，明確桿件長度變化比限值Rl，從最大的一個桿件開始，逐步向下搜索桿件，并計算均值和最大長度變化比；當所述桿件長度變化比值R大于限值Rl時，將所述桿件劃分到同一組中；從下一個桿件開始重新搜尋，直到遍歷所有所述桿件；經過分組后，將各組的均值取為該組內每根所述桿件的原長；

S9，明確彈簧剛度基數a、b，根據每根所述桿件原長與實際長度明確彈簧剛度；

S10，將所述網格上的所述桿件等效為具有原長和彈簧剛度的彈簧，將所述網格節點等效為理想質點，對等效后的彈簧質點系統進行迭代優化。

2.根據權利要求1所述的基于切比雪夫算法的自由曲面網格智能化劃分方法，其特征在于，在步驟S7中，對所述邊界網格進行裁剪的具體方法如下：

S71，將所述網格節點投影到延伸后的所述曲面S的二維參數域，得到二維參數域點陣{Pi}；

S72，將所述曲面S的所述邊界B對應的二維曲線離散為平面多邊形，離散點數為所述網格的邊長L控制；

S73，使用經典的象限環顧法判斷所述二維參數域點陣{Pi}中的二維點是否包含在所述多邊形內；若所述二維點包含在所述外邊界離散的所述多邊形內，且不被所述曲面S上的任意一個內邊界離散的多邊形包含，即所述二維點被標識為內部節點，否則所述二維點被標識為外部節點；

S74，明確每一個所述桿件的類別：若所述桿件端點均為外部節點，則所述桿件為外部桿件；若所述桿件端點均為內部節點，則所述桿件為內部桿件；若所述桿件端點一個為內部節點，一個為外部節點，則所述桿件為邊界桿件；

S75，刪除所述外部桿件，保留所述內部桿件，并將所述邊界桿件與二維邊界的交點投影回所述曲面S，代替被刪除的所述外部節點。

3.根據權利要求1所述的基于切比雪夫算法的自由曲面網格智能化劃分方法，其特征在于，在步驟S8中，所述桿件長度變化比由下式確定：

其中，R為所述桿件長度向量{l}的長度變化比；i為所述桿件的序號；為所述桿件長度向量{l}的均值。

4.根據權利要求2所述的基于切比雪夫算法的自由曲面網格智能化劃分方法，其特征在于，在步驟S9中，所述桿件彈簧剛度由下兩式確定：

ΔL_i＝|l_i-ReL_i|；

其中，ReLi是步驟S2中確定的每根所述桿件的目標桿長；ΔL_i為所述桿件的實際長度與所述原長的絕對差值；St_i為所述桿件彈簧剛度；St_bench為所述彈簧剛度基數；a和b均為參數，且a≤1。