[发明专利]等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法及系统

说明书

本发明公开了等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法，该方法针对三维等几何拓扑优化问题，对三维等几何拓扑优化结果进行快捷、高效的后处理，达到对其结果模型进行自动构建且可编辑的目的；该方法通过将设计变量作为控制点高一维度的坐标，分层提取三维等几何拓扑优化结果控制点所表示的样条曲面，并对样条曲面的顶部轮廓进行放样，从而简化了等几何拓扑优化模型构建的步骤；本发明直接根据等几何拓扑优化结果构建几何模型，且自动构建的模型具有可选中、可编辑的优点。

技术领域

本发明涉及等几何拓扑优化技术的研究领域，特别涉及等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法及系统。

背景技术

2005年由Hughes提出的等几何分析，被认为是拓扑优化领域最有发展前景的方向之一。由于其创新地提出了在拓扑优化中使用与计算机图形学中最常用的NURBS基函数作为几何模型的基函数，实现了从CAE到CAD的无缝融合，解决了几十年来CAE和CAD无法直接相通的难题。

目前等几何拓扑优化凭借着其低耗时和高精度的优越性，被广泛应用于各种理论和工程分析问题。然而，三维复杂问题的等几何拓扑优化结果的表示具有很大难度。过往采用的是在整个三维设计域内寻找等高线然后建立三角面片的形式，生成的STL文件由一个个面片最终组成三维实体的表面。但是这种表示方法却使得三维等几何拓扑优化的结果丧失了其原有的优越性，因为STL格式的实体无法在CAD软件中进行任意选中和编辑。为了解决上述难题以及实际三维拓扑优化中存在的问题，需要一种可用于复杂三维等几何拓扑优化问题的的等几何拓扑优化结果可编辑几何模型的自动构建方法，使得最终的优化结果实体可以直接在CAD软件中任意选中、编辑。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法及系统；首先将任意三维等几何拓扑优化问题分解为若干设计域为互相平行的平面域的二维等几何拓扑优化问题，之后在CAD软件中将二维拓扑优化结果处理成可以选中和编辑的特征，从而解决了传统STL格式的优化结果无法选中和编辑的问题。同时本发明具有操作简便、处理时间短、构建结果可以选中和编辑等特点；本方法不局限于等几何拓扑优化。

本发明的第一目的是提供等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法。

本发明的第二目的是提供等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建系统。

本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：

基于拓扑优化结果的可编辑模型构建方法，包括以下步骤：

S1、基于等几何完成拓扑优化，得到等几何拓扑优化结果；

S2、以设计变量作为高一维坐标，对等几何拓扑优化结果分层获取各层NURBS模型，得到分层NURBS曲面信息；

S3、将分层NURBS曲面信息按方向坐标自动排列导入CAD软件；

S4、对每个NURBS曲面依次提取顶部轮廓，获得各个层截面几何模型，并建立草图轮廓；

S5、在各个轮廓组对应轮廓之间建立引导线；

S6、判断是否有轮廓存在内部轮廓，若存在内部轮廓则依次进行步骤S7、S8、S10，若不存在内部轮廓则依次进行步骤S9、S10；

S7、对外部轮廓进行连续放样；

S8、对内部轮廓进行连续放样切除；

S9、对各个轮廓进行连续放样；

S10、输出实体，最终得到等几何拓扑优化结果的自动构建模型。

进一步地，所述分层获取各层NURBS模型，具体为：