[发明专利]基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法

权利要求书

1.一种基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，包括在带有VC++6.0平台的公知计算机上装入ACIS16开发软件包的步骤和创建或打开一个三维实体模型文件的步骤，其特征在于还包括以下步骤：

(1.1)将三维实体模型封装在一个适合其外形的长方体包容盒内；

(1.2)将长方体包容盒细分成一定数量的立方体单元，删除与三维实体模型表面不相交的立方体单元；

(1.3)将每个与三维实体模型表面相交的立方体单元分解为六个相互独立的四边形面片，删除位于三维实体模型内部以及与其相交的四边形面片；

(1.4)将位于三维实体模型外部每一个四边形面片上的四个结点向三维实体模型表面投影，并用投影后得到的四个新结点组成新的四边形面片，组合全部新四边形面片得到三维实体模型的四边形网格；

(1.5)将生成的四边形网格数据存入自定义的DPM格式数据文件中。

2.根据权利要求1所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成的方法，其特征在于：所述步骤(1.2)包括以下步骤：

(2.1)计算三维实体模型长方体包容盒的最短边，并确定该最短边所在的坐标轴；

(2.2)根据最短边划分的单元个数，计算长方体包容盒在其余两坐标轴上合理的划分个数；

(2.3)计算长方体包容盒细分后立方体单元的边长；

(2.4)按照所计算的立方体单元边长逐个堆积立方体单元，直至堆满整个长方体包容盒，实现长方体包容盒的细分；

(2.5)判断每个立方体单元与三维实体模型的位置关系，删除与三维实体模型表面不相交的立方体单元。

3.根据权利要求2所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，其特征在于：所述步骤(1.3)包括以下步骤：

(3.1)将每个与三维实体模型表面相交的立方体单元分解为六个相互独立的四边形面片；

(3.2)判断每个四边形面片与三维实体模型的位置关系，删除位于三维实体内部以及与其相交的四边形面片。

4.根据权利要求3所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，其特征在于：所述步骤(1.4)包括以下步骤：

(4.1)将位于三维实体模型外部每一个四边形面片上的结点向三维实体模型表面投影，并计算投影后位于三维实体模型表面新结点的坐标；

(4.2)利用每个四边形面片上的结点投影后得到的新结点取代原结点，构成新的四边形面片；

(4.3)将所有新形成的四边形面片组合到一起，构成三维实体模型的四边形网格。

5.根据权利要求4所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，其特征在于：步骤(2.2)所述的其余两坐标轴上合理的划分个数，是通过三维实体模型的长方体包容盒在两个坐标轴上的边长与最短包容盒边长的比例计算得到的。

6.根据权利要求5所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，其特征在于：步骤(2.4)所述的逐个堆积立方体单元的过程遵循先逐行、再逐列、最后逐层的顺序，并且根据上述顺序计算出每个立方体单元结点的序号及坐标值。

7.根据权利要求6所述的基于三维实体模型的四边形有限元网格生成方法，其特征在于：步骤(4.1)所述的投影过程满足最小距离要求，即投影前的结点和投影后得到的新结点之间的距离为原结点到三维实体模型间的最短距离。