塔架三維實體幾何建模方法研究.pdf

1、通常在工程中，對于每種新設計的輸電塔架都需要輔以昂貴的真型試驗來驗證其安全性。一個更經(jīng)濟的替代方案是使用有限元方法來對塔架進行計算仿真。目前在工程上對塔架進行有限元分析時，通常都是建立一個簡化的模型進行計算，比如采用二力桿或梁單元對構件進行離散，而將節(jié)點等效為鉸接或剛接。顯然，這樣的簡化模型難以準確地反應塔架的力學行為。為了提高輸電塔架的有限元分析的準確性，應該采用梁單元或者梁單元與實體單元混合的方式對構件進行建模。但是由于塔架的實際模

2、型非常復雜，在現(xiàn)有的有限元前處理軟件中，要想對塔架進行準確的實體建模還比較困難。
　　 為解決這一問題，本文提出了一種基于圖紙的塔架實體幾何建模方法。該方法從塔架的線框模型和設計圖紙出發(fā)，依次經(jīng)過圖紙識別、結構匹配、實體建模三個步驟，即可迅速建立起塔架的實體模型。
　　 圖紙識別即識別出設計圖紙中的梁構件、螺栓、連接板。本文分別針對這些構件在圖紙上的表現(xiàn)特征，提出了相應的識別算法。對于梁的識別提出了基于相關度的限制迭代搜

3、索算法，并提出一種復合數(shù)據(jù)結構Angle Tree以對該算法進行優(yōu)化；
　　 對于螺栓的識別提出了一個簡單的基于位置和半徑的判定方法；對于連接板的識別，提出了一個啟發(fā)式的識別算法，將可能位于同一連接板上的螺栓聚合成組，然后在這些螺栓組的鄰域內(nèi)進行連接板的搜尋。
　　 結構匹配目的是將平面圖紙結構與三維線框模型中相應的子結構建立起對應關系。本文提出了一種基于近似編輯距離的容差結構匹配算法。該算法首先需要用戶選擇一對匹配種子

4、和一個投影基平面，然后通過一個廣度優(yōu)先的擴散過程，完成整個結構的匹配。
　　 實體建模即根據(jù)結構匹配結果建立起實體梁構件及連接板構件。本文詳細討論了構件的尺寸確定及構件定位等問題。在處理構件之間的裝配時，本文提出了一個自動對各構件進行偏移，以避免發(fā)生碰撞干涉的廣度優(yōu)先算法。
　　 基于上述方法，本文建立了一個完整的實體建模系統(tǒng)原型。經(jīng)過實例驗證，本文所提出的方法能夠準確快速的得到塔架的局部實體模型。本文的研究成果可為進一