[发明专利]一种基于参数化草图的三维结构建模和分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构建模和分析方法，更具体地说，尤其涉及一种利用用户自定义的参数化草图来构建三维结构模型和进行三维机械荷载布置的建模和分析方法。

背景技术

草图是与实体模型相关联的二维图形，一般作为三维实体模型的基础。该功能可以在三维草图空间中的任何一个平面内建立草图平面，并在该平面内绘制草图。大部分CAD设计软件中，在设计草图的时候需要建立相应的草图图层、草图平面以及工作平面等前期准备工作，因此前期的步骤较为繁琐，本发明采用的方法不用这些前期步骤，直接在一固定平面上进行草图建模。

另外在结构分析中，通过基于草图的参数化来进行的机械荷载的三维布局，这种技术在其他软件中是未曾出现的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步骤简单、效率高的基于参数化草图的三维结构建模和分析方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于参数化草图的三维结构建模和分析方法，其中该方法包括下述步骤：(1)按照工程中结构构件截面或者机械作用产生荷载的布局，创建二维的截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型，并且记录保存草图模型的图元，同时对草图模型的几何尺寸进行参数化标注；(2)指定创建好的截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型的参数化定位点，同时保存该定位点的参数化点标识，定位参数以及坐标信息；(3)对截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型进行约束完整性检查，约束指的是草图平面中几何元素对应关系的限制；然后通过对约束完整情况进行分析得到尺寸以及定位点参数方程；(4)利用保存在库中的截面几何草图模型通过实体造型操作建立构件的三维模型或者是利用机械荷载布局草图进行三维空间中机械类荷载的布置。

上述的一种基于参数化草图的三维结构建模和分析方法中，步骤(3)所述的约束完整性检查，包括对截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型图元约束与自由度的求解、比较两者数目并得出结论：约束度大于自由度时为过约束，约束度小于自由度时为少约束，过约束或是少约束时需要删除或添加约束以达到完全约束；约束度等于自由度时则为完全约束，可以求解。

上述的一种基于参数化草图的三维结构建模和分析方法中，步骤(3)所述的分析约束完整情况是指：利用记录保存的截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型的标注信息，分析标注，将标注自动转化为可利用直线方程求解的几何约束和尺寸约束，并依据截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型的点列表，分析点坐标，根据几何关系推出点的参数方程，同时依据截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型的图元列表，分析图元，推出图元尺寸的参数方程，最终将参数方程存储于截面几何草图模型或者机械荷载布局草图模型中。

本发明采用上述方法后，针对工程中不同截面类型构件，首先利用参数化截面草图建模，并且导入保存在截面库当中，然后利用该截面通过拉伸等三维造型操作来构建三维模型。同时参数化截面可以关联实际有限元计算采用的截面，方便后续的模型离散。同时针对工程结构计算分析尤其海港码头工程中多种的机械作用荷载，利用参数化草图进行平面布局建模，同时导入保存到机械类荷载作用库中，最终在三维空间中进行实际的机械荷载建模，方便三维模型中的荷载布置。通过参数化定位点，使得可以在一固定坐标系中建立草图模型，省去前期的繁琐步骤。进一步地，本发明的草图中可以通过几何约束和尺寸约束控制草图中的图形，可以实现与特征建模中同样的尺寸驱动，并可以方便地实现参数化建模。约束指的是草图平面中几何元素对应关系的限制，本发明技术给草图添加的几何约束都是通过自动分析的，用户只需人工添加尺寸驱动的参数化标注信息。利用建立的草图模型，在三维建模系统中输入相应的参数，通过实体造型工具进行拉伸、旋转、扫描等操作，创建与草图相关联的实体模型。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明参数化草图建模的流程图；

图2是本发明对草图文件进行约束分析的流程图；

图3是本发明实施例1的流程示意图；

图4是本发明实施你2的流程示意图。

具体实施方式