[发明专利]一种任意曲面建立空间网格结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建模方法，尤其为一种任意曲面建立空间网格结构的方法。

背景技术

在钢结构建筑中，随着人们对建筑美感的不断追求，优美的建筑造型不断涌现，其中不乏各种曲面造型的建筑，这些建筑中，有很大一部分采用空间网格结构，它是一种由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的结构，空间网格结构包括网架结构和网壳结构。空间结构的计算模型必须是由直线通过节点连接的线模型，面对建筑师提供的曲面或者根据建筑控制点建立的曲面，结构工程师第一步要完成的就是建立符合曲面要求的线模型，目前建模没有很好的方法，导致工作量大，建立的线模型不理想。

发明内容

鉴于以上内容，必须找到一种任意曲面建立空间网格结构的方法。

一种任意曲面建立空间网格结构的方法，能够根据任意曲面建立空间网格结构，该方法包括以下步骤：

(a)接收用户导入的三维曲面及用户设置的空间网格模型参数，所述三维曲面包括平面(特殊的曲面)、规则曲面(直纹曲面和曲纹曲面)、RURBS曲面，所述网架模型参数包括U、V方向网格数目(Nu、Nv)、网架厚度。(b)根据U、V方向网格数Nu、Nv，将导入曲面进行细分成Nu*Nv个小曲面，U、V线交点坐标数据按树形数据组织，两两直线连接相邻组织好的点，形成第一弦层。(c)分别求得Nu*Nv个小曲面的几何中心点，求得原导入曲面上与几何中心点的最近点。(d)接收空间网格厚度数据h，将最近点沿导入三维曲面的法线方向移动h，得到新的顶点。(e)以新的顶点为角锥顶点，对应的小曲面角点为底面点形成角锥，与顶点相连的边即为网架腹层。(f)将角锥顶点按树形数据组织，两两直线连接相邻组织好的点，形成第二弦层。

本发明曲面建立空间网格结构的方法能够根据任意曲面建立空间网格结构，给钢结构空间网格(网架、网壳)设计过程中建线模型带来了便利。

附图说明

图1是任意三维曲面；

图2是本发明任意曲面建立空间网格结构的方法较佳实施例的应用环境图；

图3是本发明任意曲面建立空间网格结构的方法较佳实施例的主流程图；

图4是本发明任意曲面建立空间网格结构的方法第一弦层示意图；

图5是本发明任意曲面建立空间网格结构的方法腹层示意图；

图6是本发明任意曲面建立空间网格结构的方法第二弦层示意图；

图7是图3中步骤S302的详细步骤图；

图8是图7中步骤S704的树形数据示意图；

图9是图7中步骤S705的树形数据示意图；

图10是建立后的空间网格结构示意图；

具体实施方式

参阅图2所示，是本发明一种任意曲面建立空间网格结构的方法较佳实施例的应用环境示意。该运行环境主要包括数据库1、与数据库1连接的主机2、与主机2连接的显示设备3以及与显示设备3连接的数据库4。数据库1用于存储三维曲面。主机2用于运行任意曲面建立空间网格结构程序20，该任意曲面建立空间网格结构程序20接收用户从数据库1导入的三维曲面及用户设置的空间网格结构参数(U和V方向网格数目Nu和Nv、空间网格厚度)，根据用户设置的U和V方向网格数目Nu和Nv及空间网格厚度进行空间网格的建模，得到符合曲面要求的线模型。显示设备3提供一显示界面，用于显示导入的三维曲面及建立的空间网格结构线模型。数据库4用于存储导出的空间网格结构线模型接口数据，用于后续的空间网格结构分析计算。

如图3所示，是本发明一种任意曲面建立空间网格结构的方法较佳实施例的主流程图。

步骤S301接收用户从数据库1导入的三维曲面并显示在显示设备3上，该三维曲面包括平面(特殊的曲面)、规则曲面(直纹曲面和曲纹曲面)、RURBS曲面，如图1所示，三维曲面可以通过犀牛(Rhino)、AutoCAD或3DMAX等三维软件建立，这里不再赘述。

步骤S302接收用户设置的空间网格模型参数，所述空间网格模型参数包括U、V方向网格数目(Nu、Nv)及空间网格厚度。根据U、V方向网格数Nu、Nv，将导入曲面进行细分成Nu*Nv个小曲面，在微分几何中，把曲面表示成双参数u和v的矢函数

p＝p(u，v)

相应地，曲面大都采用基表示的一种特殊矢函数形式