[发明专利]有限元建模中基于扫掠特征等积替换的模型态生成方法

权利要求书

1、有限元建模中基于扫掠特征等积替换的模型态生成方法，其特征是按如下步骤进行：

a、给出待简化模型，所述待简化模型具有在进行有限元分析时的载荷条件和网格剖分条件，所述网格剖分条件为最大网格直径h_max、最小网格直径h_min和网格的疏密程度ε；

b、根据式ρ0=2ϵ/hmin,]]>确定模型中属于高曲率扫掠特征的曲率阈值ρ₀；根据所述的曲率阈值ρ₀将所述待简化模型的可简化扫掠特征分为高曲率扫掠特征和非高曲率扫掠特征；所述高曲率扫掠特征是在其特征组成面中包含有高曲率扫掠曲面的扫掠特征；所述高曲率扫掠曲面是指扫掠曲面的扫掠路径的最大曲率或扫掠轮廓的最大曲率大于曲率阈值ρ₀的扫掠曲面；所述非高曲率扫掠特征是在其特征组成面中不包含有高曲率扫掠曲面的扫掠特征；

c、由高曲率扫掠特征识别算法识别高曲率扫掠特征，建立高曲率扫掠特征链表，在所述高曲率扫掠特征链表中选择待简化高曲率扫掠特征；

d、由计算机辅助设计中模型误差层次的构建方法获得每个待简化模型的替换方案，并获得与所述替换方案相应每个被替换的高曲率扫掠特征的网格直径改变量H和相应的模型误差层次LOE值，选择满足需要的LOE值；

e、根据等积替换算法，以与所选定的LOE值相对应的替换方案对相应的待简化模型中的高曲率扫掠特征进行替换，生成简化模型态。

2、根据权利要求1所述的有限元建模中基于扫掠特征等积替换的模型态生成方法，其特征是所述步骤c中高曲率扫掠特征识别算法按以下步骤进行：

c1、识别构成输入模型的所有面，对每个面执行如下操作：

c2、判断该面是否为平面，若是转c8，否则执行c3；

c3、判断该曲面是否为扫掠型曲面；若是，则分别获得扫掠路径和扫掠轮廓，反之转c8；

c4、获得扫掠轮廓和扫掠路径的曲线方程，分别求取两曲线的最大曲率ρ₁、ρ₂，取ρ_max＝max(ρ₁，ρ₂)，根据输入的高曲率阈值ρ₀，如果ρ_max＞ρ₀则该扫掠型曲面为高曲率扫掠曲面；反之转c8；

c5、判断扫掠轮廓是否为封闭的曲线，若不是，将两端点相连，形成封闭曲线，生成扫掠轮廓面；若是封闭曲线，直接生成扫掠轮廓面；

c6、将扫掠轮廓面沿着扫掠路径重新扫掠，获得扫掠特征，加入高曲率扫掠特征链表；

c7、将原模型与该扫掠特征进行布尔减操作，获得模型去除该扫掠特征后的模型；

c8、对修改后模型，及下一曲面继续执行c1-c7，直至模型中不含有扫掠曲面。

3、根据权利要求1所述的有限元建模中基于扫掠特征等积替换的模型态生成方法，其特征是所述步骤e中的等积替换算法是将扫掠特征的扫掠路径用多边形代替，使得多边形的面积与原扫掠轮廓面积相等；扫掠路径以折线代替，使得折线的线段长度之和等于原扫掠路径的长度；将替换后扫掠轮廓沿着替换后扫掠路径重新扫掠获得体，即为所述高曲率扫掠特征的替换特征。

4、根据权利要求3所述的有限元建模中基于扫掠特征等积替换的模型态生成方法，其特征是所述等积替换算法按如下步骤进行：

e1、设定替换后网格直径h=H+min(hmax,2ϵρmax);]]>

e2、用多边形替换扫掠轮廓面，记所述扫掠轮廓面面积为s_原，输入面积可容忍误差ε_s、边长可容忍误差ε_a，所述多边形满足以下条件：

①、所述多边形与扫掠轮廓面的内接多边形相似；

②、|s_原-s_多|＜ε_s，其中s_多为所述多边形面积；

③、所述多边形的边长相等，且|a-h|＜ε_a，其中a为所述多边形的边长；

e3、用折线替换扫掠路径，记所述扫掠路径长度为L_原，输入扫掠路径总长度可容忍误差为ε_L、每段长度可容忍误差为ε_l，所述折线满足以下条件：

①、所述折线可以近似地描述扫掠路径的形状；

②、|L_原-L_折|＜ε_L，其中L_折为所述折线的总长度；

③、所述折线每段长度相等，且满足|l-h|＜ε_l，其中l为所述折线每段长度；

e4、将多边形沿着折线重新扫掠，生成的体作为所述高曲率扫掠特征的替换特征；

e5、根据替换方案对每个高曲率扫掠特征按以上步骤执行，再按照特征组成顺序重新组合，生成与所述简化方案相对应的模型态。