(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210728241.2 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 中南建筑设计院股份有限公司 地址 430071 湖北省武汉市武昌区中南 二 路 (72)发明人 陈元坤　李霆　陈礼杰　李宏胜　 邱文航　陶兰洁　陈晓强　熊政超　 陈威　吴雄　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 钟锋 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于切比雪夫算法的自由曲面网格智 能化划分方法 (57)摘要 本申请提供一种基于切比雪夫算法的自由 曲面网格智能化划分方法， 该方法通过自动寻找 曲面边界对自由曲面进行延伸， 并在延伸后的曲 面上生成切比雪夫网格； 针对自由曲面网格结构 有曲面边界的特点， 定义了切比雪夫网格的杆件 类型， 然后利用曲面边界对边界杆件进行裁剪； 最后利用弹簧质点法对得到的边界网格进行杆 长分组优化， 同时能够保证网格形状基本不变。 其所提供的网格划分方法能够在切比雪夫内部 网格可控、 均匀、 流畅的基础上有效减少杆长分 组， 方便切比雪夫网格的设计与施工， 并得到线 条流畅， 过渡均匀的网格 。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115186336 A 2022.10.14 CN 115186336 A 1.一种基于切比雪夫算法的自由曲面网格智能化划分方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1， 利用Grasshopper的Python函数提取曲面S的边界B后， 用Extend命令将所述 曲面S 根据设计的比例沿所述 边界B中的外边界向外延伸； S2， 指定所述曲面S需要划分网格的其中一个曲面， 明确其中一个所述曲面上的切比雪 夫算法的开始点和目标杆长， 并明确所述网格上的X轴与其中一个所述曲面参数域u方向之 间的夹角， 从而明确所述网格X轴与Y轴之间的夹角； S3， 基于所述开始点、 所述网格的X轴与其中一个所述曲面参数域u方向之间的夹角、 所 述网格X轴与Y轴之 间的夹角， 所述网格X轴方向、 Y轴方向上分别生成两列控制点， 每列控制 点上的空间距离等于所述目标 杆长； S4， 过X轴方向上的第一个控制点并作半径等于所述目标杆长的第一球体， 过Y轴方向 上的第一个控制点并作半径等于所述目标杆长的第二球体， 求所述第一球体与所述第二球 体的交线C， 然后求所述交线C与所述曲面S的两个交点， 其中一个交点为开始点， 另一个交 点定为第一个网格点； S5， 将所述第 一球体的原点转化为最新的网格点和X轴方向上的下一个控制点， 并按照 步骤S4而生成X轴 方向上的一系列新网格点； 将所述第二球体的原点转化为最新的网格点 和Y轴方向上的下一个控制点， 并按照步骤S4而生成Y轴方向上的一系列新网格点； S6， 按照步骤S5进行重复操作， 从而生成所述网格X轴方向和Y轴方向上的所有剩余网 格点； S7， 用提取的所述曲面S的所述 边界B对生成的边界 网格进行裁 剪； S8， 明确杆件长度变化比限值Rl， 从最大的一个杆件开始， 逐步向下搜索杆件， 并计算 均值和最大长度变化比； 当所述杆件长度变化比值 R大于限值 Rl时， 将所述杆件划分到同一 组中； 从下一个杆件开始重新搜寻， 直到遍历所有所述杆件； 经过分组后， 将各组的均值取 为该组内每根所述杆件的原长； S9， 明确弹簧刚度基数a、 b， 根据每根所述杆件原长与实际长度明确弹簧刚度； S10， 将所述网格上的所述杆件等效为具有原长和弹簧刚度的弹簧， 将所述网格节点等 效为理想质点， 对等效后的弹簧质点系统进行迭代优化。 2.根据权利要求1所述的基于切比雪夫算法的自由曲面网格智能化划分方法， 其特征 在于， 在步骤S7中， 对所述 边界网格进行裁 剪的具体方法如下： S71， 将所述网格节点投影到延伸后的所述曲面S的二维参数域， 得到二维参数域点阵 {Pi}； S72， 将所述曲面S的所述边界B对应的二维曲线离散为平面多边形， 离散点数为所述网 格的边长L控制； S73， 使用经典的象限环顾法判断所述二维参数域点 阵{Pi}中的二维点是否包含在所 述多边形内； 若所述二 维点包含在所述外边界离散的所述多边形内， 且不被所述曲面S上的 任意一个内边界离散的多边形包含， 即所述二维点被标识为内部节点， 否则所述二维点被 标识为外 部节点； S74， 明确每一个所述杆件的类别： 若所述杆件端点均为外部节点， 则所述杆件为外部 杆件； 若所述杆件端点均为内部节点， 则所述杆件为内部杆件； 若 所述杆件端点一个为内部权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186336 A 2节点， 一个为外 部节点， 则所述杆件为 边界杆件； S75， 删除所述外部杆件， 保留所述内部杆件， 并将所述边界杆件与二维边界的交点投 影回所述曲面S， 代替被删除的所述外 部节点。 3.根据权利要求1所述的基于切比雪夫算法的自由曲面网格智能化划分方法， 其特征 在于， 在步骤S 8中， 所述杆件长度变化比由下式确定： 其中， R为所述杆件长度向量{l}的长度变化比； i为所述杆件的序号； 为所述杆件长 度向量{l}的均值。 4.根据权利要求2所述的基于切比雪夫算法的自由曲面网格智能化划分方法， 其特征 在于， 在步骤S9中， 所述杆件弹簧刚度由下两式确定： ΔLi＝|li‑ReLi|； 其中， ReLi是步骤S2中确定的每根所述杆件的目标杆长； ΔLi为所述杆件的实际长度与 所述原长的绝对差值； Sti为所述杆件弹簧刚度； Stbench为所述弹簧刚度基数； a和b均为参 数， 且a≤1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186336 A 3