(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 202210768716.0 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 上海理工大 学 地址 200093 上海市杨 浦区军工路516号 (72)发明人 陈龙　张乐乐　卜宁远　 (74)专利代理 机构 上海邦德专利代理事务所 (普通合伙) 31312 专利代理师 郭靖宇 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于特征框架的体参数化建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于特征框架的体参数 化建模方法， 包括： 通过交互输入或从现有模型 中提取尺寸参数构建语义特征框架来生成多特 征， 将尺寸参数分为中高低三层， 并建立层级映 射， 实现高层语义信息对模型底层细节的控制。 然后从几何框架中提取元素生 成几何特征框架， 再根据体参数化质量约束对几何特征框架进行 多特征分割， 并将分割后的几何特征框架分为几 种基本类型。 随后， 根据几何特征框架的类型使 用直接造型或间接造型的方法进行体参数化映 射， 生成体参数化子块。 最后将模型合并， 调整连 续性， 生成体参数化模型。 根据本发明， 能构建出 具有复杂特征的模型， 且雅可比值分布合理， 符 合等几何分析的要求。 权利要求书1页 说明书9页 附图7页 CN 115481497 A 2022.12.16 CN 115481497 A 1.一种基于特 征框架的体参数化建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 对NURBS体进行简单介绍， 展示其在 无缝融合CAD/CAE上的优势， 详细对特征框架及 其中元素进行定义； S2、 构建输入的尺寸参数构建语义特征框架， 通过交互式输入或从现有模型中提取的 尺寸参数构建语义特 征框架； S3、 从语义特征框架中提取出体参数化建模所需要的节点、 路径和截面三种几何元素， 构建几何特 征框架； S4、 在体参数化质量约束下对 几何特征框架进行分割， 分别 对路径、 节点和截面进行分 割以满足体参数化建模要求； S5、 根据分割后的几何特征框架类型， 选择对应的直接建模或间接建模方法， 进行体参 数化映射， 生成体参数化子块， 并进行合并， 调整连续 性， 生成最终模型。 2.如权利要求1所述的一种基于特征框架的体参数化建模方法， 其特征在于， 步骤S2中 语义特征框架包括有 特征点、 特征线和特征面三种元素， 且将这三种元素分为高中低三层， 层级越高所含有的语义信息越丰富， 同时需要建立两层映射， 将高层参数 逐级映射到底层。 3.如权利要求2所述的一种基于特征框架的体参数化建模方法， 其特征在于， 步骤S3 中 根据节点、 路径和截面三种几何元素将几何特征框架分为四种基本类型， 包括由单个截面 和单个路径组成， 无节点， 可以沿着路径拉伸旋转或扫掠截面以构建模型、 由多个截面和单 个路径组成。 此时不存在节点， 根据截面位置， 可以沿着路径对截面进行放样构建模型、 由 多个截面组成， 无路径也无节点构建模型及由多个截面和多个路径组成构建模型。 4.如权利要求3所述的一种基于特征框架的体参数化建模方法， 其特征在于， 步骤S4中 对于相邻截面处的路径， 反求路径在相 邻截面处的节点矢量， 并插入节点将路径截断， 使路 径和截面 一一对应； 对于多条路径交汇处的节点， 使用包围盒法分割节点， 将交汇的路径分割开； 对于截面， 在体参数化质量约束下计算并选择合 适的剖分方案 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115481497 A 2一种基于特征框架的体参数化建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及CAD/CAE的技术领域， 特别涉及一种基于特征框架的体参数化建模方 法。 背景技术 [0002]随着智能制造技术的高速发展， 智能装备设计和制造 的难度也在增大， 相关模型 的复杂度也不断提高， 模型的外形与结构更加复杂， 设计难度增大。 参数化方法以主要尺 寸 或语义变量作为输入参数， 在模 型构建过程中按照需求添加约束， 当参数改变时， 模型可以 直接重新生成， 免去了重新建模的过程， 有效提升模型的重用性， 降低设计成本， 节约设计 时间。 而特征造型是体现产品生产及设计过程中的有用信息的一种造型方法， 特征 的保留 对于模型设计而言至 关重要。 因此对于复杂模型， 在设计时既要尽可能地保留特征， 又要增 加模型的可重用性， 需要对以参数化特 征造型方法的进行 更加深入的研究。 [0003]且对于现有的主流CAD和CAE软件， 模型的表达方式仍不相同。 在现有的主流CAD软 件中， 几何模型的表达方式多为表面模型(B ‑rep)表达或构造实体(CSG)表达。 而现有CAE软 件大多采用有限元分析(FEA)， 输入的几何模型需要划分为网格模型。 这种从CAD模型到网 格模型的转换需要花费大量时间， 造成了计算资源的浪费， 计算效率的降低。 而且在划分 网 格的过程中， 模型的参数化表达会被破坏， 相应的拓扑结构也无法识别， 模型的一些特征和 细节也会被省略， 求 解精度因此也会受到影响。 [0004]不同的体参数化表达也会对等 几何分析结果产生影响。 若一个几何区域边界样条 已经给定， 则其体参数化质量由计算区域的内部控制点位置决定。 如果一个非四边形几何 区域不进行剖分而使用单片NURBS面表示， 或一个非六面体区域直接使用单片NURBS体表 示， 则得到的参数化映射一定是奇异的， 从而导致IGA的结果不准确。 因此， 为了使模型符合 等几何分析的质量要求， 对于非四边形区域和非六面体区域， 一定要进 行剖分， 对于 路径分 割， 本质上是NURBS曲线的分割， 分割情况较为简单。 对于节 点分割， 可以使用六面体包围盒 分割法， 在交汇处将曲线分割。 对于截面分割， 有两种主流方法： 多边形凸分解和计算域网 格分解。 但大多数 方法都存在计算 量过大以及模型质量 不稳定的问题。 发明内容 [0005]针对现有技术中存在的不足之处， 本发明的目的是提供一种基于特征框架的体参 数化建模方法， 能构建出具有复杂特征的模型， 且雅可比值分布合理， 符合等几何分析的要 求。 为了实现根据本发明的上述 目的和其他优点， 提供了一种基于特征框架的体参数化建 模方法， 包括： [0006]S1、 对NURBS体进行简单介绍， 展示其在无缝融合CAD/CAE上的优势， 详细对特征框 架及其中元 素进行定义； [0007]S2、 构建输入的尺寸参数构建语义特征框架， 通过交互式输入或从现有模型中提 取的尺寸 参数构建语义特 征框架；说　明　书 1/9 页 3 CN 115481497 A 3