一种板状结构网格模型破口面积计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种板状结构网格模型破口面积计算方法及系统，涉及舰船损伤技术领域。所述方法包括将破口产生前和破口产生后的板状结构网格模型进行对比确定破口单元集合；根据破口单元集合中各网格单元之间的连通性确定破口单元集合中的所有破口；确定破口的所有边界中最长的边界上的点为破口的主边界节点点集；确定主边界节点点集中各节点在破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵；计算破口矩阵的协方差矩阵；对协方差矩阵进行旋转变换得到变换后的矩阵；根据变换后的矩阵利用高斯面积公式计算破口的面积；确定破口单元集合中所有破口的面积之和为板状结构网格模型中破口的总面积。本发明专利技术可通过定量方法确定板状结构网格模型的破口面积。状结构网格模型的破口面积。状结构网格模型的破口面积。

【技术实现步骤摘要】
一种板状结构网格模型破口面积计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及舰船损伤
，特别是涉及一种板状结构网格模型破口面积计算方法及系统。

技术介绍

[0002]大型目标如舰船等遭受爆炸冲击后，通常会产生一个或多个形状不规则的破口，破口大小直接决定着目标结构完整程度和防护能力等，若目标是舰船，还决定着舰船进水沉没速度，所以破口大小是评判目标损伤程度的重要指标。
[0003]现有技术在使用LS
‑
DYNA等非线性动力学分析软件进行大型模型爆炸毁伤数值仿真的计算结果分析处理中，对模型产生的破口大小，往往依赖lsprepost等后处理软件中的测距工具，人工量取破口处的最大长度或破口直径，概略表征破口大小。而对于最直接表征破口程度的破口面积，尚未见较为准确的定量计算方法和工具。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种板状结构网格模型破口面积计算方法及系统，可通过定量方法确定板状结构网格模型的破口面积。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种板状结构网格模型破口面积计算方法，包括：
[0007]获取船舰破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型；
[0008]将所述破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型进行对比，确定在破口产生前的板状结构网格模型中存在，但在破口产生后的板状结构网格模型中不存在的网格单元为破口单元集合；
[0009]根据所述破口单元集合中各网格单元之间的连通性确定所述破口单元集合中的所有破口；
[0010]确定各破口的主边界节点点集；所述一个破口的主边界节点点集为所述破口的所有边界中最长的边界上的点构成的集合；
[0011]对于任意一个主边界节点点集，确定所述主边界节点点集中各节点在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵；
[0012]计算所述破口矩阵的协方差矩阵；
[0013]对所述破口矩阵的协方差矩阵进行旋转变换得到变换后的矩阵；
[0014]根据所述变换后的矩阵利用高斯面积公式计算所述破口的面积；
[0015]确定所述破口单元集合中所有破口的面积之和为所述船舰中破口的总面积。
[0016]可选的，在所述对于任意一个主边界节点点集，确定所述主边界节点点集中各节点在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵，之前还包括：
[0017]在当前迭代次数下，对于当前迭代次数下所述破口单元集合中任意一个破口的主边界节点点集，确定所述主边界节点点集在所述破口产生前的板状结构网格模型中的坐标
构成第一矩阵；
[0018]确定所述主边界节点点集在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标构成第二矩阵；
[0019]计算所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵；
[0020]对所述协方差矩阵进行奇异值分解得到左奇异矩阵、右奇异矩阵和对角矩阵；
[0021]根据所述左奇异矩阵和所述右奇异矩阵得到旋转矩阵；
[0022]计算所述主边界节点点集的所有外围网格单元的点积；所述点积为第一法向量和第二旋转法向量的点积；所述第二旋转法向量为采用所述旋转矩阵对第二法向量进行旋转得到的；所述第一法向量为所述外围网格单元在所述破口产生前的板状结构网格模型中的法向量；所述第二法向量为所述外围网格单元在所述破口产生后的板状结构网格模型中的法向量；
[0023]将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到下一迭代次数下的破口单元集合，根据所述下一迭代次数下的破口单元集合确定下一迭代次数下的各破口的主边界节点点集，并进入下次迭代，直到当前迭代次数下没有满足所述设定条件的外围网格单元，则确定当前迭代次数下的所述破口单元集合为最终的破口单元集合；所述设定条件为所述外围网格单元的点积小于0，且所述外围网格单元和目标主边界节点点集对应的破口的边界共享边的数量大于1；所述目标主边界节点点集为与所述外围网格单元对应的主边界节点点集；
[0024]对于所述最终的破口单元集合中的任意一个破口，确定所述破口的主边界节点点集。
[0025]可选的，所述将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到下一迭代次数下的破口单元集合，具体包括：
[0026]将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到更新后的破口单元集合；
[0027]对所述更新后的破口单元集合内的各破口分别进行碎片清除后得到清除后的破口单元集合；
[0028]根据所述清除后的破口单元集合中各破口的连通情况确定下一迭代次数下的破口单元集合。
[0029]可选的，所述确定各破口的主边界节点点集，具体包括：
[0030]遍历所述破口中所有网格单元的边，对于任意一个边，若所述边出现一次则所述边属于所述破口的边界；
[0031]确定所述破口的所有边界组成的所有环为边界集合；
[0032]确定所述边界集合中最长的环为所述破口的主边界，其余环为碎片边界；
[0033]在所述破口产生后的板状结构网格模型中删除所述碎片边界围成的区域内的所有网格单元得到删除后的破口单元集合；
[0034]将所述边界集合中的其余环删除得到所述破口删除后的边界集合；
[0035]将所述破口删除后的边界集合中各边界的点确定为主边界节点点集。
[0036]可选的，所述计算所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵，具体包括：
[0037]根据所述第一矩阵计算所述第一矩阵的均值向量；
[0038]根据所述第二矩阵计算所述第二矩阵的均值向量；
[0039]根据所述第一矩阵、所述第二矩阵、所述第一矩阵的均值向量和所述第二矩阵的均值向量得到所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵。
[0040]一种板状结构网格模型破口面积计算系统，包括：
[0041]获取模块，用于获取船舰破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型；
[0042]对比模块，用于将所述破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型进行对比，确定在破口产生前的板状结构网格模型中存在，但在破口产生后的板状结构网格模型中不存在的网格单元为破口单元集合；
[0043]破口确定模块，用于根据所述破口单元集合中各网格单元之间的连通性确定所述破口单元集合中的所有破口；
[0044]第一主边界节点点集确定模块，用于确定各破口的主边界节点点集；所述一个破口的主边界节点点集为所述破口的所有边界中最长的边界上的点构成的集合；
[0045]破口矩阵计算模块，用于对于任意一个主边界节点点集，确定所述主边界节点点集中各节点在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵；
[0046]第一协方差矩阵计算模块，用于计算所述破口矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板状结构网格模型破口面积计算方法，其特征在于，包括：获取船舰破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型；将所述破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型进行对比，确定在破口产生前的板状结构网格模型中存在，但在破口产生后的板状结构网格模型中不存在的网格单元为破口单元集合；根据所述破口单元集合中各网格单元之间的连通性确定所述破口单元集合中的所有破口；确定各破口的主边界节点点集；所述一个破口的主边界节点点集为所述破口的所有边界中最长的边界上的点构成的集合；对于任意一个主边界节点点集，确定所述主边界节点点集中各节点在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵；计算所述破口矩阵的协方差矩阵；对所述破口矩阵的协方差矩阵进行旋转变换得到变换后的矩阵；根据所述变换后的矩阵利用高斯面积公式计算所述破口的面积；确定所述破口单元集合中所有破口的面积之和为所述船舰中破口的总面积。2.根据权利要求1所述的一种板状结构网格模型破口面积计算方法，其特征在于，在所述对于任意一个主边界节点点集，确定所述主边界节点点集中各节点在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标为破口矩阵，之前还包括：在当前迭代次数下，对于当前迭代次数下所述破口单元集合中任意一个破口的主边界节点点集，确定所述主边界节点点集在所述破口产生前的板状结构网格模型中的坐标构成第一矩阵；确定所述主边界节点点集在所述破口产生后的板状结构网格模型中的坐标构成第二矩阵；计算所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行奇异值分解得到左奇异矩阵、右奇异矩阵和对角矩阵；根据所述左奇异矩阵和所述右奇异矩阵得到旋转矩阵；计算所述主边界节点点集的所有外围网格单元的点积；所述点积为第一法向量和第二旋转法向量的点积；所述第二旋转法向量为采用所述旋转矩阵对第二法向量进行旋转得到的；所述第一法向量为所述外围网格单元在所述破口产生前的板状结构网格模型中的法向量；所述第二法向量为所述外围网格单元在所述破口产生后的板状结构网格模型中的法向量；将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到下一迭代次数下的破口单元集合，根据所述下一迭代次数下的破口单元集合确定下一迭代次数下的各破口的主边界节点点集，并进入下次迭代，直到当前迭代次数下没有满足所述设定条件的外围网格单元，则确定当前迭代次数下的所述破口单元集合为最终的破口单元集合；所述设定条件为所述外围网格单元的点积小于0，且所述外围网格单元和目标主边界节点点集对应的破口的边界共享边的数量大于1；所述目标主边界节点点集为与所述外围网格单元对应的主边界节点点集；对于所述最终的破口单元集合中的任意一个破口，确定所述破口的主边界节点点集。
3.根据权利要求2所述的一种板状结构网格模型破口面积计算方法，其特征在于，所述将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到下一迭代次数下的破口单元集合，具体包括：将满足设定条件的所有主边界节点点集的所有外围网格单元加入当前迭代次数下的破口单元集合中得到更新后的破口单元集合；对所述更新后的破口单元集合内的各破口分别进行碎片清除后得到清除后的破口单元集合；根据所述清除后的破口单元集合中各破口的连通情况确定下一迭代次数下的破口单元集合。4.根据权利要求1所述的一种板状结构网格模型破口面积计算方法，其特征在于，所述确定各破口的主边界节点点集，具体包括：遍历所述破口中所有网格单元的边，对于任意一个边，若所述边出现一次则所述边属于所述破口的边界；确定所述破口的所有边界组成的所有环为边界集合；确定所述边界集合中最长的环为所述破口的主边界，其余环为碎片边界；在所述破口产生后的板状结构网格模型中删除所述碎片边界围成的区域内的所有网格单元得到删除后的破口单元集合；将所述边界集合中的其余环删除得到所述破口删除后的边界集合；将所述破口删除后的边界集合中各边界的点确定为主边界节点点集。5.根据权利要求2所述的一种板状结构网格模型破口面积计算方法，其特征在于，所述计算所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵，具体包括：根据所述第一矩阵计算所述第一矩阵的均值向量；根据所述第二矩阵计算所述第二矩阵的均值向量；根据所述第一矩阵、所述第二矩阵、所述第一矩阵的均值向量和所述第二矩阵的均值向量得到所述第一矩阵和所述第二矩阵的协方差矩阵。6.一种板状结构网格模型破口面积计算系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取船舰破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型；对比模块，用于将所述破口产生前的板状结构网格模型和破口产生后的板状结构网格模型进行对比，确定在破口产生前...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艺，田恒斗，李兵，王树乐，胡迺成，孙常存，陈高杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一四三九部队，
类型：发明
国别省市：