[发明专利]一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法

权利要求书

1.一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法，用于描述地质体几何外形，应用于地质建模，地质结构力学分析与计算领域；其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：输入描述地质体边界面的多边形网格集合，每个多边形网格对应一个地质体边界面；

步骤B：针对每个地质体边界面网格构建原点，单元宽度和分辨率相同的笛卡尔网格上符号距离场集合；

步骤C：对每个符号距离场根据笛卡尔网格单元顶点存储标量值标记边界单元和基本单元；

步骤D：采用构造实体几何法，从各个符号距离场开始根据构造实体几何树自底向上不断执行对应位置单元之间布尔运算，将各个单元内标量场复合到一个笛卡尔网格上构建最终复合场网格模型描述地质体几何外形；

所述复合场网格模型通过对笛卡尔网格单元分类，创建复合单元，边界单元和基本单元集合以描述地质体几何外形；边界单元和基本单元通过在每个单元顶点处存储单个标量值定义单个标量场，其中基本单元远离地质体边界，其内部标量场可判断区域是否在地质体内部，边界单元内标量场描述单个地质边界面；复合单元顶点存储多个标量值以定义多个标量场，其内部设置局部构造实体几何树对各个标量场复合从而表达多个地质边界面相互作用；复合场网格模型通过在复合单元内对符号距离场局部复合的方法，实现了局部复杂地质构造的精确几何建模。

2.根据权利要求1所述的一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法，其特征在于：所述步骤A进一步包括：将存在外部文件的多边形网格集数据读入内存，网格顶点，网格单元与顶点之间拓扑关系，标记每个网格对应地质边界面；网格顶点包含其位置几何信息，网格单元包含几何或与顶点之间的拓扑信息；其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构。

3.根据权利要求1所述的一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法，其特征在于：所述步骤B进一步包括：针对每个地质边界面多边形网格，创建对应笛卡尔网格，计算每个笛卡尔网格顶点到地质边界面多边形网格符号距离构建符号距离场以描述单个地质边界面；针对所有地质边界面创建的符号距离场对应笛卡尔网格原点，单元宽度和分辨率都相同以便于后面对所有符号距离场复合。

4.根据权利要求1所述的一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法，其特征在于：所述步骤C进一步包括：对于所有表达单个地质边界面的符号距离场，遍历对应笛卡尔网格的所有单元；若单元顶点处存储标量值异号，则标记单元为边界单元，否则标记单元为基本单元。

5.根据权利要求1所述的一种面向地质结构力学分析的复合场网格构造方法，其特征在于：所述步骤D进一步包括：采用构造实体几何法，针对所有符号距离场相同位置的单元，根据构造实体几何树自底向上不断通过单元之间的布尔运算将所有符号距离场单元内标量场复合到一个笛卡尔网格对应单元内部构建最终复合场网格模型；在单元布尔运算过程中，需要根据单元类型分别处理；在最初，所有单元都为边界单元或基本单元，复合单元在单元布尔运算过程中产生；若布尔运算的两个单元都为基本单元，布尔运算新生成对应位置单元也为基本单元；若布尔运算两个单元之间只有一个基本单元，根据布尔运算符判断新单元是否仍属于模型边界区域设置其为原单元其中之一；若布尔运算两个单元都为非基本单元，以两个单元内部标量场在相同位置构建复合单元，复合单元内局部构造实体几何树以布尔运算的两个单元内局部构造实体几何树为左右子树。