[发明专利]连接不完美匹配NURBS面片以形成适于有限元分析的计算机模型

说明书

本申请公开了用于连接不完美匹配NURBS面片以形成适于有限元分析的计算机模型的技术。接收用于沿着物理边界连接在一起的第一和第二面片的定义，物理边界在不完美匹配的第一曲线和第二曲线中定义。两个曲线的节点矢量都被标准化，使得参数长度分别等于物理长度。具有较少数量的控制点的曲线作为主曲线，另一曲线作为从曲线。如果曲线部分重叠，则第一和第二曲线被调整，使得第一和第二投影点分别对应于共同曲线的起始和结束位置。通过计算从曲线的控制点与主曲线的控制点的依赖度，确定用于沿着物理边界数值连接面片的一组线性约束等式。面片、以及约束等式使得能够从中创建适于有限元分析的计算机模型。

技术领域

本发明总的涉及计算机辅助工程分析，更具体地涉及用于连接不完美匹配非均匀有理基础样条(Non-Uniform Rational Basis Splines，NURBS)面片以形成适于有限元分析(FEA)的计算机模型的方法和系统。

背景技术

随着计算机技术的进步，计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助设计(CAD)已经被用于协助工程师/科学家来设计各种行业(例如，汽车、航空等)中的产品。一种首先发展的CAE技术是有限元分析(FEA)，它是在行业中广泛用于建模和求解与复杂系统(例如三维非线性结构设计和分析)相关的工程问题的计算机方法。FEA的名字源于被考虑的物体的几何形状被规定的方式。

FEA软件提供了几何形状描述的模型、以及模型(有时候指的是FEA网格模型)内的每个点的相关材料特性。在这个模型中，被分析的系统的几何形状由各种尺寸的实体、壳体以及梁表示，它们被称为单元。单元的顶点被称为节点。所述模型由有限数量的单元组成，它们被赋予材料名称，从而将单元与材料特性关联起来。因此所述模型表示被分析的物体沿着它周围的环境所占据的物理空间。然后FEA软件引用了表格，在表格中每种材料类型的特性(例如，应力-应变构成等式、杨氏模量、泊松比、导热性)都被制成表格。此外，还规定了物体的边界条件(也就是，负荷、物理约束等)。用这种方式，创建物体及其环境的模型。

此外，被称为计算机辅助设计(CAD)的行业被发展用于表示产品的几何形状，例如表面建模。在CAD中，使用了主要基于NURBS的曲线和表面。通常，产品的设计被封装在CAD系统中，并从CAD数据生成FEA网格模型。因此，FEA网格模型由产品的近似几何形状表示。通常采用半自动化方式执行这样的FEA网格模型的生成。为了克服这些缺陷，开发出了基于NURBS的FEA。

由于CAD和FEA的不同要求，存在与基于NURBS的FEA相关的缺点。其中的一个缺点与剪裁NURBS表面描述相关。特别地，剪裁NURBS表面包括下层的规则NURBS表面，具有定义下层的表面面片被显示或者不被显示的附加剪裁线。虽然剪裁NURBS在CAD中运行良好，但是它在FEA中的使用仍是当前研究中的主题，并不是最先进的。代替直接使用原始的剪裁NURBS表示，它将首先会被剪切为一组较小的规则NURBS面片。接下来必须为该较小的规则NURBS面片创建一组新的NURBS参数，以适用于FEA(例如，维持面片边界处的连续性)。但是创建一组NURBS参数是冗长且困难的任务。

因此，期望有用于连接不完美匹配NURBS面片以形成适于有限元分析的计算机模型的方法和系统。

发明内容

这部分用于概述本发明的某些方面并简要介绍一些优选的实施例。可以对此处的这部分以及摘要和名称做出简化和省略，以避免使得这部分的目的变得不明显。这样的简化或省略并不用于限制本发明的范围。