[发明专利]基于六面体单元生成算法形成的海上浮体载体

说明书

技术领域

本发明涉及浮岛建设领域，特别是涉及一种基于六面体单元生成算法形成的海上浮体载体。

背景技术

海上漂浮载体做为海上应用领域的一部分,可在浮体载体上进行海上城市开发等多种可行性项目，具有极大的可开发价值，成为各国海上研究的重点领域。但作为巨型建筑的载体必须具有以下属性:用于构建地基的漂浮载体结构必须是稳定的。受制于当前制作技术以及成本的考虑，现在都还处在实验室和海试阶段，还未向工程化发展。

目前存在的的浮动载体设备领域多为钢结构浇筑波特兰第五型水泥(与FRP合用)而成，这种结构的虽然在结构上相对稳定,但其制作成本相对偏高，不适合大型漂浮载体的建设。因此,大型海上漂浮载体应由许多小型的结构物组合而成。因此在新材料被发明之前，海上城市的标准化、规范化、模块化被看作是解决这一问题的可行办法。由于海洋结构物需要具有良好的浮性、静稳性、动稳性、抗沉性、操纵性、摇荡特性等，以及需要有较强的结构。经过进一步的检索未发现类似技术应用于本领域的公开文献。

发明内容

本发明通过三维六面体单元结构化网格生成方法建造海上漂浮载体，结构化网格的优点是易于实现，在每个子区域内网格可以得到很好的控制，生成规则的结构化网格，而且能生成曲面网格。通过一些对海洋的精准计算和不同三维六面体的利用实现一个多六面体组成的稳定、抗大风浪的能长久静处于波涛汹涌海面上的可靠基础载体。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：有限元算法对六面体进行补偿：

其中，所述补偿设计的步骤包括：有限元自动分析系统的最低要求是能够不依赖于用户的人工交互作用，直接从实体造型系统所提供的几何描述中产生有限元分析需要的数据，这就要求有限元生成算法能够适应任意形状的实体类型。对于高精度单元，尤其是三维六面体单元的网格自动生成。

其中，为解决开头所述问题，本发明采用的再一个技术方案是为六面体单元建立自适应加密技术。为了实现网格加密区域和非加密区域之间的相容性协调过渡，本发明将在模板的基础上建立一套新的加密模板，加入一个孤立点加密模板并改进两个拐角模板，以获得尺寸均匀的子单元，并有效地控制加密信息场的蔓延。

其中，所述六面体单元自动生成解决的问题还包括：提出新的边界拟合方法。为了避免节点的反复搜索并解决面片的无次序拟合问题，本文拟提出一种新的边界拟合方法，即优先点与相对位置关系相结合的边界拟合方法。本文将建立八种网格表面自由四边形面片类型和五种补充拟合类型，并提出相应的拟合规则。本发明将提出一种基于几何拓扑关系和优先点的特征点拟合方法。针对边界拟合过程中可能出现的问题，本发明提出了相应的处理方法。即把同一条凹曲面上所有退化面片的指向调整为一致。

其中，所述六面体单元问题，还有对六面体质量的优化技术的发明。改进了当前的拓扑优化技术和节点平滑技术。将在现有拓扑优化模式的基础上提出12种新的拓扑优化模式，包括5种插入模式，4种退化模式和3种插入和退化相结合的混合模式，分别应用于特征边和特征点上的退化单元，并建立起各种模式尤其是混合模式的协调应用规则以及相容性问题的处理方法。对于节点平滑技术，为了避免传统拉普拉斯平滑方法造成的形状失真和体积误差问题，本发明提出一种基于映射的拉普拉斯平滑算法来调整一般表面节点的位置。

其中，所述六面体单元的局部加密问题为针对用户选择的单个或成组的节点、单元、单元边、单元面、网格边界边、网格表面和局部区域等元素进行局部加密。

其中，在六面体单元的建造上采用了一次性膜壳作为基本骨架，当材料浇筑进膜壳中并且后者(膜壳)不被拿出而是与变硬的材料保持成整体。模板上使用一次性模板的塑料材质快速地获得模壳，其容易使用并且制造便宜，可以打造成符合要求的形状和尺寸，在其中加入少许支撑装置，保证整个结构的稳定。

附图说明

图1是本发明使用的STL三角面片示意图；

图2是本发明使用的锯齿状核心网络图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，对建造海上浮到领域熟悉的同行人员来说，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对大家熟悉的装置、结构以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

请参阅图1，图1为本发明使用的STL三角面片，包括：