[发明专利]一种块体离散元数值模型外轮廓几何快速检索方法

权利要求书

1.一种块体离散元数值模型外轮廓几何快速检索方法，其特征在于，包括：

获取待检索模型中块体的基本信息，所述基本信息包括：块体数目、块体材料编号、每个块体的节点数目、每个块体的单元数目、每个块体内节点坐标及单元组成；

根据块体的单元组成将每个块体拆分为4倍块体单元数目的面元，利用预设的块体内网格检索方法得到所有块体的外表面面元，并基于块体材料编号为得到的块体外表面面元作标志；

检索所有块体的外表面面元上的节点坐标，得到待检索模型整体的边界坐标，设置边界容差得到待检索模型的边界面元并分类；

针对剩余的外表面面元，利用块间面元法向量与交点相对位置检索出块间面元，并基于块体材料编号为得到的块间面元作标志；其中，所述针对剩余的外表面面元，利用块间面元法向量与交点相对位置检索出块间面元，包括：

对剩余的外表面面元进行循环遍历，计算任意第i个外表面面元的平面方程；

对除第i个外表面面元的剩余外表面面元中，任取第j个外表面面元；

计算当第j个外表面面元所在平面的法向量与第i个外表面面元所在平面的法向量的点乘值D222，当D222大于等于预设值，重新选取第j个外表面面元，否则进行下述判断：

计算以第i个外表面面元所在平面的面元法向量为方向、过第i个外表面面元所在平面的中心的直线与第j个外表面面元所在平面的交点n5的坐标；

计算交点n5与第j个外表面面元三个顶点的相对关系，若交点n5位于第j个外表面面元内部，第j个外表面面元与第i个外表面面元成对，则第i个外表面面元为块间面元；若交点n5不位于第j个外表面面元内部，没有面元与第i个外表面面元成对，则第i个外表面面元为待检索模型的外边界面元；

根据标志和分类结果，输出显示外表面面元、边界面元，舍弃块间面元，得到检索结果。

2.根据权利要求1所述的块体离散元数值模型外轮廓几何快速检索方法，其特征在于，所述获取待检索模型中块体的基本信息，包括：

从已有离散元数值模型中提取待检索模型的块体数目NB、每个块体的材料编号，用整数表示并区分，则第i个块体的材料编号为mi；

提取NB个块体中每个块体的节点数目、单元数目、节点坐标(x,y,z)和单元组成(n1,n2,n3,n4)，则节点数目为npi，单元数目为nei；

初始化待检索模型单元数目NE的初值为0、待检索模型节点数目NP的初值为0；

对待检索模型中第i个块体中所有npi个节点循环，每个节点依次编号加1，将第i个块体单元组成的节点号替换为整体节点编号，直到对待检索模型中所有块体均完成节点循环；

循环完成后，待检索模型节点数目增加npi，单元数目增加nei，得到待检索模型的节点坐标向量与四面体单元组成矩阵。

3.根据权利要求2所述的块体离散元数值模型外轮廓几何快速检索方法，其特征在于，所述根据块体的单元组成将每个块体拆分为4倍块体单元数目的面元，包括：

遍历NB个块体，对第i个块体，每个单元均为四面体，有nei个四面体单元；

每个四面体单元拆分为4个三角形面元，对第ii个单元，设其顶点编号为n1,n2,n3,n4，则该四面体单元拆分为(n1,n2,n3)、(n1,n4,n2)、(n1,n3,n4)、(n2,n4,n3)四个三角形面元，则nei个四面体单元拆分为4*nei个三角形面元。

4.根据权利要求3所述的块体离散元数值模型外轮廓几何快速检索方法，其特征在于，所述利用预设的块体内网格检索方法得到所有块体的外表面面元，包括：

将围绕在所有块体外侧的面元定义为块体外表面面元，即为整个待检测模型的外表面面元；

对第i个块体，任取4*nei个三角形面元中的第k个三角形面元，在4*nei-1个非本身三角形面元中遍历；

如果存在一个三角形面元，其三个顶点编号与第k个三角形面元的顶点编号完全相同或编号组成相同编号顺序不同，则这两个三角形面元构成一个块内三角形面元对，将两个三角形面元都剔除；

在4*nei个三角形面元中去除所有三角形面元对后，剩余面元即为第i个块体的外表面面元；

遍历NB个块体，得到所有块体的外表面面元，则为块体外表面面元。