基于基本单元的自由曲面网格划分方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基于基本单元的自由曲面网格划分方法。

背景技术

近年来，随着计算机软件技术的不断发展及新型建筑材料的应用，人们对建筑结构审美需求日趋多样化，自由曲面空间结构所具有的丰富设计空间而被设计师首选，为了满足视觉效果需求，设计的自由曲面往往复杂多样。现有的网格划分方法主要包括：映射法，波前法，Delaunay法等。网格线条流畅和均匀是建筑美学评价的基本要求，不同的划分方法各有一定的适用性和局限性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于基本单元的自由曲面网格划分方法，以解决现有的自由曲面的网格划分方法有一定的适用性和局限性的问题。

为实现上述目的，提供一种基于基本单元的自由曲面网格划分方法，包括以下步骤：

利用几何法将自由曲面模型展开生成平面模型；

将所述平面模型进行三边形或四边形基本单元分割生成多种基本单元；

基于共用边等长分割原则，对所述多种基本单元分别进行三角形网格划分；

采用优化算法对所述多种基本单元的三角形网格进行均匀化以获得平面网格，使得基本单元的三角形网格中的三角形接近等边三角形，同时保留所述三角形网格的原有纹理和网格的流畅性；

利用映射法将平面网格映射到空间自由曲面的网格模型。

进一步的，所述多种基本单元由三角形基本单元、梯形基本单元和平行四边形基本单元构成。

进一步的，所述几何法包括几何展开法、力学展开法、几何展开力学修正法。

进一步的，所述优化算法包括拓扑优化法、光顺优化法、力学模拟优化法。

本发明的有益效果在于，本发明的基于基本单元的自由曲面网格划分方法，适用于大部分自由曲面，不仅能自由构造网格纹理，在保证划分网格大小均匀的同时，更能满足网格对流畅性的要求，有效地表达建筑意境，提升建筑美感，同时便于加工制作和安装，具有较好的适用性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1至图6为本发明实施例的基于基本单元的自由曲面网格划分方法的步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图6所示，本发明提供了一种基于基本单元的自由曲面网格划分方法，包括以下步骤：

S1、利用几何法将自由曲面模型展A开生成平面模型B。

作为一种较佳的实施方式，几何法包括几何展开法、力学展开法、几何展开力学修正法。

具体的，参见图1和图2所示，利用几何展开技术将自由曲面模型展开成平面模型，展开前后两模型面积近似相等。

S2、将平面模型进行三边形或四边形基本单元分割生成多种基本单元。

多种基本单元由三角形基本单元a、梯形基本单元b和平行四边形基本单元c构成。

具体的，参见图3所示，将展开后的平面几何模型进行基本单元分割，生成若干不同种类基本单元，基本单元主要有三角形，梯形，平行四边形等。

S3、基于共用边等长分割原则，对多种基本单元分别进行三角形网格划分。

参阅图4所示，基于共用边等长分割原则，对上述不同种类基本单元进行三角形网格划分，确保网格划分的成功率。

S4、采用优化算法对多种基本单元的三角形网格进行均匀化以获得平面网格C，使得基本单元的三角形网格中的三角形接近等边三角形，同时保留三角形网格的原有纹理和网格的流畅性。

作为一种较佳的实施方式，优化算法包括*拓扑优化法、光顺优化法、力学模拟优化法。

参阅图5所示，采用优化算法对上述三角形网格的长度进行均匀化处理，使所有三角形尽量接近于等边三角形，同时保留网格的原有纹理，确保网格的流畅性。

S5、利用映射法将平面网格C映射到空间自由曲面的网格模型D。

参阅图6所示，利用映射技术将优化后的平面三角形网格映射到空间自由曲面模型，完成空间自由曲面网格划分。

本发明的基于基本单元的自由曲面网格划分方法，适用于大部分自由曲面，不仅能自由构造网格纹理，在保证划分网格大小均匀的同时，更能满足网格对流畅性的要求，有效地表达建筑意境，提升建筑美感，同时便于加工制作和安装，具有较好的适用性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。