一种分格连续数值模型检索方法技术

本发明专利技术公开了一种分格连续数值模型检索方法，所述方法包括如下步骤：对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；根据单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元以及构成单元的面元划分到相应的格子中；对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理；再对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理，最终根据剩余的孤立面元判断模型的几何连接问题，该方法对复杂模型检查的时间可由几天缩短到几十分钟，可明显降低模型检查的时间、并可一次性检查出多类错误，保证数值计算模型的有效性，防止因模型错误导致计算返工。

【技术实现步骤摘要】
一种分格连续数值模型检索方法
本专利技术涉及土木工程领域，具体涉及一种分格连续数值模型检索方法。
技术介绍
：数值仿真是工科力学分析的重要手段，其中以有限单元法、有限差分法为代表的连续数值方法是最为常用的数值仿真方法。采用这些方法时，要求单元必须共用节点才能正确的传递力作用，得到合理的应力结果。由于复杂的工程力学模型，如复杂的洞室群交叉联合体，建筑结构联合体等，受构筑物的复杂几何条件、结构面空间交切关系影响，很容易由于人工操作误差导致模型几何不能准确的连接，因此数值模型构建是最耗费人力的基础工作。为了搞清错误的来源，原始的方法是从点-线-面建模历程中进行检查，按照一定的顺序进行遍历，如沿着模型的坐标轴方向逐点、逐线、逐面检查，可能还需要多次反复才能找出问题所在。若模型节点、单元数目巨大，多次的返工，费时费力；或者采用编程语言对单元的组成表面进行逐一比对，从中找出边界面，通过判断模型内部没有孤立面判断模型的正确性。这些方法都需要耗费大量的时间，人工检索可能耗费数天、逐单元程序检索法需要几小时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分格连续数值模型检索方法，以解决现有技术中人工检索时间长的缺陷。一种分格连续数值模型检索方法，所述方法包括如下步骤：对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；根据单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元以及构成单元的面元划分到具体的格子中；对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理；对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理；通过最终剩余的面元判断模型的几何连接问题。进一步的，对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息的方法包括如下步骤：对地质模型几何进行有限分割，得到多个通过共用节点相连的4面体4节点网格对象。进一步的，根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子的方法包括如下步骤：遍历所有节点的三维坐标，得出模型在x、y、z轴上的轴向坐标最大值和最小值；将x、y、z轴方向一定长度的长方体区域定义为格子；将x轴向格子设为行，y轴向格子设为列，z轴向格子设为排；通过行号、列号和排号对所有格子进行编号。进一步的，对所有格子进行编号的方法包括如下步骤：遍历所有节点的x、y、z坐标，得出模型x轴向坐标最小值xmin，x轴向最大值xmax，y轴向最小值ymin，y轴向最大值ymax，z轴向最小值zmin以及z轴向最大值zmax；格子定义为沿x、y、z方向具有一定长度的长方体区域，将模型区域划分为格子的过程称为分格；设置格子在x轴向长度xlength，y轴向长度ylength，z轴向长度zlength；设置x轴向格子为m行，y轴向格子为n列，z轴向格子为k排；每个格子编号由行、列、排号构成，则第i行、j列、l排的格子所处的x范围为：(xmin+xlength*(i-1),xmin+xlength*i)；y范围为：(ymin+ylength*(j-1),ymin+ylength*j)；z范围为：(zmin+zlength*(l-1),zmin+zlength*l)。进一步的，根据具体单元的坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元划分到具体的格子中的方法包括如下步骤：遍历所有四面体单元，利用构成四面体单元网格信息的4个节点坐标，计算单元的形心坐标(xcoord，ycoord，zcoord)；其中形心x坐标、形心y坐标、形心z坐标公式分别为：xcoord＝0.25*(x1+x2+x3+x4)；ycoord＝0.25*(y1+y2+y3+y4)；zcoord＝0.25*(z1+z2+z3+z4)；根据单元形心坐标(xcoord，ycoord，zcoord)估计该形心点所处的格子编号：行号：m1＝int((xcoord-xmin)/xlength)+1；列号：n1＝int((ycoord-ymin)/ylength)+1；排号：k1＝int((zcoord-zmin)/zlength)+1；则该单元被划分到(m1,n1,k1)格子中，其中int()为取整函数。进一步的，对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理的方法包括如下步骤：遍历所有格子，将格子内的每个四面体单元拆分为4个三角形面元；对每个格子内的面元进行判断，得到每个面元的属性；对格子内面元进行检索，根据面元的属性做剔除以及保留处理。进一步的，所述面元的属性包括两个或多个四面体单元公用的公用面元以及仅被一个单元体使用的孤立面元。进一步的，根据面元的属性，对面元进行剔除以及保留处理的方法包括如下步骤：对单个格子中的所有面元进行判断，若为公用面元则进行剔除；若为孤立面元则进行保留；对所有相邻的格子进行判断，若存在公用面元则进行剔除；若为孤立面元则进行保留。进一步的，对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理的方法包括如下步骤：对遍历格子检索后剩余的所有面元进行二次检索，若存在公用面元则进行剔除，若为孤立面元则进行保留；利用模型边界坐标，设置容差error，剔除边界面元；若构成面元的三个节点坐标同时满足xmin-error<x<xmin+error,则该面元为左侧边界面元；若同时满足xmax-error<x<xmax+error,则该面元为右侧边界面元；若同时满足ymin-error<y<ymin+error,则该面元为前侧边界面元；若同时满足ymax-error<y<ymax+error,则该面元为后侧边界面元；若同时满足zmin-error<z<zmin+error,则该面元为底侧边界面元；若同时满足zmax-error<z<zmax+error,则该面元为顶侧边界面元；对属于左侧边界面元、右侧边界面元、前侧边界面元、后侧边界面元、底侧边界面元、顶侧边界面元的6种边界面元也剔除。进一步的，通过最终剩余的面元判断模型的几何连接问题的方法包括如下步骤：对最终得到的孤立面元进行判断；若模型内部出现面元，则表示模型连接存在问题；反之则表示模型不存在几何连接问题。本专利技术的优点在于：该种分格连续数值模型检索方法：(1)所有几何体均划分为最简单的四面体单元，再对单元信息分格子自动检索，算法简单可靠，可减少对单元面积的判断，节省时间；(2)采用单元坐标位置对单元定位检索，确定单元所处格子编号，进一步将面元归类到不同格子中，定位快速有效；(3)按格子编号检索，输出孤立面元，分格子检索与格间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；/n根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；/n根据单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元以及构成单元的面元划分到具体的格子中；/n对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理；/n对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理；/n通过最终剩余的面元判断模型的几何连接问题。/n

【技术特征摘要】
1.一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；
根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；
根据单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元以及构成单元的面元划分到具体的格子中；
对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理；
对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理；
通过最终剩余的面元判断模型的几何连接问题。


2.根据权利要求1所述的一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于：对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息的方法包括如下步骤：
对地质模型几何进行有限分割，得到多个通过共用节点相连的4面体4节点网格对象。


3.根据权利要求1所述的一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于：根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子的方法包括如下步骤：
遍历所有节点的三维坐标，得出模型在x、y、z轴上的轴向坐标最大值和最小值；
将x、y、z轴方向一定长度的长方体区域定义为格子；
将x轴向格子设为行，y轴向格子设为列，z轴向格子设为排；
通过行号、列号和排号对所有格子进行编号。


4.根据权利要求3所述的一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于：对所有格子进行编号的方法包括如下步骤：
遍历所有节点的x、y、z坐标，得出模型x轴向坐标最小值xmin，x轴向最大值xmax，y轴向最小值ymin，y轴向最大值ymax，z轴向最小值zmin以及z轴向最大值zmax；
格子定义为沿x、y、z方向具有一定长度的长方体区域，将模型区域划分为格子的过程称为分格；
设置格子在x轴向长度xlength，y轴向长度ylength，z轴向长度zlength；
设置x轴向格子为m行，y轴向格子为n列，z轴向格子为k排；
每个格子编号由行、列、排号构成，则第i行、j列、l排的格子所处的x范围为：(xmin+xlength*(i-1),xmin+xlength*i)；
y范围为：(ymin+ylength*(j-1),ymin+ylength*j)；
z范围为：(zmin+zlength*(l-1),zmin+zlength*l)。


5.根据权利要求1所述的一种分格连续数值模型检索方法，其特征在于：根据具体单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元划分到具体的格子中的方法包括如下步骤：
遍历所有四面体单元，利用构成四面体单元网格信息的4个节点坐标，计算单元的形心坐标(xcoord，ycoord，zcoord)；
其中形心x坐标、形心y坐标、形心z坐标公式分别为：
xcoord＝0.25*(x1+x2+x3+x4)；
ycoord＝0.25*(y1+y2+y3+y4)；
zcoord＝0.25*(z1+z2+z3+z4)；
根据单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀菊，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32