[发明专利]一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法

权利要求书

1.一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1对于待成型产品，构建其初始三维几何模型；根据产品所需的材料，设定多种材料的填充分布方法，即构建初始材料模型；

S2给定NURBS体模型，该NURBS体模型的体积大于所述初始三维几何模型，将所述初始三维几何模型映射至所述NURBS体模型中进行边界求交，然后将设定的初始材料模型映射在所述NURBS体模型中，以此获得待成型产品的三维NURBS模型，该待成型产品的三维NURBS模型的形态与所述初始三维几何模型相同，内部填充有与所述初始材料模型一致的材料；

S3采用等几何分析的方法对所述待成型产品的三维NURBS模型进行性能分析，当其性能要求不满足预设条件时，返回步骤S1对所述初始三维几何模型和材料模型进行调整，直至获得的三维NURBS模型满足预设条件，以此实现待成型产品建模分析一体化设计。

2.如权利要求1所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述初始三维几何模型映射至所述NURBS体模型中进行边界求交采用包容盒的方法，首先将所述初始三维几何模型映射至所述NURBS体模型中，再基于细分裁剪边界逼近的方式来获得初始三维几何模型在NURBS体模型中的边界，以此实现映射。

3.如权利要求2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，对细分裁剪边界逼近的方式获得的边界还需进行局部细化，以此获得更加精确的三维几何模型边界。

4.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述初始三维几何模型映射至所述NURBS模型中之前，还需分别建立材料模型和三维几何模型的特征历史链，并将二者的特征历史链统一到一条历史链中，通过该特征历史链中的几何节点属性予以区别。

5.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述多种材料的填充分布方法为下面四种方法中的一种；四种方法如下：

(1)在所述三维几何模型中，将材料分布函数定义在所三维几何模型中起始面所属的二维区域内，在拉伸或扫描的过程中沿着扫描线上的每一个二维平面上的材料分布保持一致；

(2)将材料分布函数定义在特征扫掠路径曲线上，包括拉伸、多线段、旋转与曲线扫掠；

(3)将材料分布函数定义在所述三维几何模型的起止两个面区域c1，c2上，然后在扫描路径中设置材料分布函数；

(4)材料分布函数定义在三维欧式空间区域中。

6.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S3中，所述待成型产品的三维NURBS模型进行性能分析采用复杂形体静力学等几何分析方法。

7.如权利要求6所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用MPI+OpenMP+CUDA的异构协同并行计算。

8.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述三维几何模型按照下列步骤获得：首先在基于特征的CAD建模系统中创建草图封闭轮廓；然后对所述封闭轮廓对草图进行拉伸或扫描以此获得所需的三维几何模型。

9.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S2中，所述NURBS体模型为标准的长方体三维模型。

10.如权利要求1或2所述的一种基于体表达模型的多材料产品建模分析一体化方法，其特征在于，在步骤S2中，在材料模型映射至所述NURBS体模型中后，还需对待成型产品的三维NURBS模型进行单元刚度矩阵组装，以此获得全局刚度矩阵。