NURBS曲面有限元板壳网格划分方法及计算机实现系统技术方案

本发明专利技术涉及一种NURBS曲面有限元板壳网格划分方法及计算机实现系统，所述方法包括以下步骤：获取原始NURBS曲面，在所述原始NURBS曲面的边界选取多个种子点；将所述种子点在曲面中的自然坐标映射至平面上，基于所述种子点对平面进行三角网格划分；计算三角网格中每个三角面片的形心，以形心为特征点，剔除特征点不在曲面内的三角面片；将剩余的每个三角面片剖分为四边面片，形成四边形网格；对各四边面片进行光顺处理；保持平面网格的拓扑关系，将四边形网格从平面映射到原始曲面上。与现有技术相比，本发明专利技术适用于完整的或切割后的一切NURBS曲面，且网格对曲面及边界拟合精确，满足有限元分析的要求，尺寸可控，生成网格平滑，无非凸面片，计算速度快。

Meshing method and computer implementation system of NURBS surface finite element plate and shell

【技术实现步骤摘要】
NURBS曲面有限元板壳网格划分方法及计算机实现系统
本专利技术涉及工程结构技术及计算机力学领域，尤其是涉及一种NURBS曲面有限元板壳网格划分方法及计算机实现系统。
技术介绍
现代计算机三维几何软件中，描述几何曲面主要有两种数学模型，一是通过顶点和边表示的网格方法，二是通过控制点、权重、函数阶数等参数，用插值函数表示的非均匀有理B-样条方法(Non-UniformRationalB-Spline，即NURBS方法)。由于后者可以用比较小的数据容量来描述和存储复杂的曲面形状，且良好的编辑、处理都十分方便，因此在CAE领域，NURBS应用十分广泛。但是，在显示渲染、有限元分析等计算中，一般不能直接用NURBS方法，而必须将曲面转换为网格。特别是对于有限元分析，由于三角形常应变单元的形函数不是完备的二次形式，无法精确反映单元内部的位移模式，不能直接用于结构分析。因此要求将曲面划分为四边形网格。此外，有限元分析中对于网格要求较高，不允许出现非凸的四边形，特别是某些板壳单元的收敛性对偏离矩形的畸变敏感，一般希望计算网格尽可能平滑，同时要求面片之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NURBS曲面有限元板壳网格划分方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取原始NURBS曲面，在所述原始NURBS曲面的边界选取多个种子点；/nS2、将所述种子点在曲面中的自然坐标映射至平面上，基于所述种子点对平面进行三角网格划分；/nS3、计算三角网格中每个三角面片的形心，以形心为特征点，剔除特征点不在曲面内的三角面片；/nS4、将剩余的每个三角面片剖分为四边面片，形成四边形网格；/nS5、对各四边面片进行光顺处理；/nS6、保持平面网格的拓扑关系，将四边形网格从平面映射到原始曲面上。/n

【技术特征摘要】
1.一种NURBS曲面有限元板壳网格划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取原始NURBS曲面，在所述原始NURBS曲面的边界选取多个种子点；
S2、将所述种子点在曲面中的自然坐标映射至平面上，基于所述种子点对平面进行三角网格划分；
S3、计算三角网格中每个三角面片的形心，以形心为特征点，剔除特征点不在曲面内的三角面片；
S4、将剩余的每个三角面片剖分为四边面片，形成四边形网格；
S5、对各四边面片进行光顺处理；
S6、保持平面网格的拓扑关系，将四边形网格从平面映射到原始曲面上。


2.根据权利要求1所述的NURBS曲面有限元板壳网格划分方法，其特征在于，所述步骤S2中，基于所述种子点对平面进行三角网格划分具体为：
在种子点形成的平面内增加内部点，形成平面点集，基于所述平面点集进行三角网格划分。


3.根据权利要求1所述的NURBS曲面有限元板壳网格划分方法，其特征在于，所述步骤S4中，形成四边形网格具体为：
在每个三角面片中从特征点向三边中点作线段，将每个三角面片剖分为三个四边面片，形成四边形网格。


4.根据权利要求1所述的NURBS曲面有限元板壳网格划分方法，其特征在于，所述步骤S5中，进行光顺处理具体为：
将每个四边面片的顶点移动至四边面片与该有网格边相连的所有相邻顶点的平均点位置，直至顶点位置变化小于给定容差。


5.一种NURBS曲面有限元板壳网格划分计算机实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卓驹，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31