空间几何展开方法、装置及电子设备与流程

[0001]
本发明涉及产品制造技术领域，具体涉及空间几何展开方法、装置及电子设备。


背景技术：

[0002]
在机械领域，钣金件的加工需要将空间结构展开成平面结构，然后根据平面结构再通过外力作用下加工成空间结构。在加工过程中，金属材料会发生塑性变形，这种变形会影响到最终的形状。因此，在展平设计阶段就需要考虑材料性能对展平结果的影响。
[0003]
在纺织预制体仿形制造领域，纤维增强预制体是通过纺织设备将纱线织造成平面状态的结构，然后将预制体放在模具内，通过复合工艺将预制体复合成最终的形状。对于空间曲面或者变厚度壳体结构，在织造之前必须展平，然后按照一定的网格密度进行每个网格点的厚度计算，厚度的大小确定了预制体纱线的层数和粗细等工艺参数设计。因此，对于预制体结构需要高精度的展平方法，以获取精确的厚度。
[0004]
通常的展平方法包括空间几何拓扑方法和压缩变形方法，空间几何拓扑方法通过几何空间转换关系进行计算，不考虑物体的可变形性，展平误差较大，结果没有物理意义；压缩变形方法，采用有限元方法，将物体通过平板进行压缩，计算过程存在复杂的非线性接触问题，容易出现不收敛和厚度的变化。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明实施例提供了一种空间几何展开方法、装置及电子设备，以解决空间几何展平误差大、不收敛等问题。
[0006]
根据第一方面，本发明实施例提供了一种空间几何展开方法，包括：
[0007]
获取目标空间几何体；
[0008]
在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标；
[0009]
基于所述各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到所述各个划分节点的位移加载大小；
[0010]
根据所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何体的展开结果，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上，所述位移加载条件包括所述位移加载大小以及所述预设位移加载方向。
[0011]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，通过利用各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向得到各个划分节点的位移加载大小，以对目标空间几何体进行展开，即，通过对各个划分节点施加节点位移来实现形状的展开，使得变形的计算过程收敛速度快，展开计算过程相当于工艺过程的仿真，展开结果更接近真实情况，具有一定的物理意义，展开后的体积基本不变，形状更加合理。
[0012]
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述基于所述各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到所述各个划分节点的位移加载大小，包括：
[0013]
获取所述预设位移加载方向，所述预设位移加载方向为预设坐标方向；
[0014]
利用所述划分节点在所述预设坐标方向上的坐标与所述目标平面的坐标，确定所述各个划分节点的位移加载大小。
[0015]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，将预设坐标方向作为预设位移加载方向，就可以直接利用划分节点在预设坐标方向上的坐标大小以及目标平面的坐标就可以确定出各个划分节点的位移加载大小，减少了数据处理量且使得目标空间几何体的展开形状更加合理。
[0016]
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述根据所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何体的展开结果，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上，包括：
[0017]
从所述各个划分节点中确定约束节点；
[0018]
对所述约束节点设置与所述预设位移加载方向不同的两个方向的约束，以得到约束条件；
[0019]
基于所述约束条件以及所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何体的展开结果，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0020]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，通过对约束节点施加与预设位移加载方向不同的两个方向的约束，使得结构不出现刚体位移，即约束另外两个方向主要目的是防止物体出现侧向移动，否则，物体可以在其他两个方向整体自由移动，位移可以无限大；通过约束使得该物体不存在刚体位移。
[0021]
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述基于所述约束条件以及所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何体的展开结果，包括：
[0022]
获取所述目标空间几何体的材料属性；
[0023]
根据所述材料属性、所述约束条件以及所述各个划分节点的位移加载条件，进行有限元求解，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0024]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，采用几何非线性有限元求解方法进行分部求解，对于简单结构，采用1个载荷步就可以完成计算，对于复杂结构，需要采用多个载荷步进行求解计算，最终使得划分节点全部移动到目标平面上。
[0025]
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述约束节点为两个坐标不重合且坐标之间的距离大于预设值的两个划分节点，所述预设位移加载方向为预设坐标方向，其中，所述对所述约束节点设置与所述预设位移加载方向不同的两个方向的约束，以得到约束条件，包括：
[0026]
对第一约束节点设置第一约束条件，所述第一约束条件为与所述预设坐标方向垂直的两个坐标方向上的位移为零；
[0027]
对第二约束节点设置第二约束条件，所述第二约束条件为与所述预设坐标方向垂直的一个坐标方向上的位移为零，以得到所述约束条件。
[0028]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，将第一约束节点在另外两个方向的位移设置为零，第二约束节点在其中一个方向上的位移设置为零，可以简化数据处理的过程，提高展开效率。
[0029]
结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第四实施方式中任一项，在第一方面第五实施方式中，当所述目标空间几何体为空间曲面时，所述在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标，包括：
[0030]
在预设坐标系中将所述目标空间几何体划分为二维网格；
[0031]
将所有所述二维网格确定为所述目标空间几何体的划分节点，以得到所述各个划分节点的坐标。
[0032]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，由于曲面是厚度较小且等厚度的壳体，因此可以忽略厚度，用厚度为零的曲面来表示，因此将其划分为二维网格，可以简化后续数据的处理。
[0033]
结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第四实施方式中任一项，在第一方面第六实施方式中，当所述目标空间几何体为变厚度几何体时，所述在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标，包括：
[0034]
在预设坐标系中将所述目标空间几何体划分为三维网格；
[0035]
将所述三维网格中满足预设条件的三维网格确定为所述目标空间几何体的划分节点，以得到所述各个划分节点的坐标。
[0036]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，由于变厚度几何体是厚度变化的几何体，厚度是不能忽略的特征，因此将其划分为三维网格可以保证后续展开结果更接近真实情况，展开后的体积基本保持不变。
[0037]
结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，所述在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标，还包括：
[0038]
判断在所述预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中是否存在唯一点与之对应；
[0039]
当在预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中存在至少两个点与之对应时，对所述目标空间几何体依次进行部分几何体的展开，直至所述目标空间几何体全部展开为止。
[0040]
本发明实施例提供的空间几何体展开方法，在预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中存在至少两个点与之对应时，表示此时存在映射点重叠的情况，通过对该目标空间几何体依次进行部分几何体的展开，可以保证展开结果更加接近真实情况。
[0041]
根据第二方面，本发明实施例还提供了一种空间几何展开装置，包括：
[0042]
获取模块，用于获取目标空间几何体；
[0043]
划分模块，用于在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标；
[0044]
确定模块，用于基于所述各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到所述各个划分节点的位移加载大小；
[0045]
展开模块，用于根据所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何
体的展开结果，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上，所述位移加载条件包括所述位移加载大小以及所述预设位移加载方向。
[0046]
本发明实施例提供的空间几何体展开装置，通过利用各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向得到各个划分节点的位移加载大小，以对目标空间几何体进行展开，即，通过对各个划分节点施加节点位移来实现形状的展开，使得变形的计算过程收敛速度快，展开计算过程相当于工艺过程的仿真，展开结果更接近真实情况，具有一定的物理意义，展开后的体积基本不变，形状更加合理。
[0047]
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的空间几何体展开方法。
[0048]
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的空间几何体展开方法。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]
图1是根据本发明实施例的空间几何体展开方法的流程图；
[0051]
图2是根据本发明实施例的空间几何体展开方法的流程图；
[0052]
图3是根据本发明实施例的空间曲面的形状示意图；
[0053]
图4是根据本发明实施例的图3中空间曲面的网格划分示意图；
[0054]
图5是根据本发明实施例的变厚度几何体的形状示意图；
[0055]
图6是根据本发明实施例的图5中变厚度几何体的网格划分示意图；
[0056]
图7是根据本发明实施例的空间几何体展开方法的流程图；
[0057]
图8是根据本发明实施例的图4中空间曲面的约束示意图；
[0058]
图9是根据本发明实施例的图6中变厚度几何体的约束示意图；
[0059]
图10是根据本发明实施例的图3中空间曲面的展开结果示意图；
[0060]
图11是根据本发明实施例的图5中变厚度几何体的展开结果示意图；
[0061]
图12是根据本发明实施例的空间几何体展开装置的结构框图；
[0062]
图13是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0063]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064]
需要说明的是，本发明实施例中提供的空间几何展开方法适用于任意形状、任意厚度分布的不规则空间曲面及变厚度壳体，可应用于机械零件加工、纺织预制体仿形制造。本发明实施例提供的空间几何展开方法通过施加节点位移的方式进行展开，不存在物体之间的接触问题，计算方法简单、容易收敛，不影响厚度。
[0065]
根据本发明实施例，提供了一种空间几何展开方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0066]
在本实施例中提供了一种空间几何展开方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等，图1是根据本发明实施例的空间几何展开方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
[0067]
s11，获取目标空间几何体。
[0068]
所述的目标空间几何体可以是机械领域的加工件，也可以是纺织预制体仿形制造领域的预制体。在本实施例中对目标空间几何体所属的领域并不做任何限制，对于本实施例的空间几何展开方法而言，其还可以划分为空间曲面以及变厚度几何体。
[0069]
其中，空间曲面是厚度较小且等厚度的壳体，因此可以忽略厚度，用厚度为零的曲面来表示；变厚度壳体是厚度变化的壳体，厚度是不能忽略的特征。
[0070]
电子设备所获取到的目标空间几何体可以是电子设备从外界获取到的，也可以是电子设备处理得到的，在此对目标空间几何体的获取方式并不做任何限制，只需保证电子设备能够获取到目标空间几何体即可。
[0071]
s12，在预设坐标系中对目标空间几何体进行网格划分，确定目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标。
[0072]
预设坐标系可以是电子设备设定的，也可以是电子设备依据目标空间几何体相应设置的，等等，具体可以根据实际情况进行相应的处理即可。
[0073]
电子设备在获取到目标空间几何体之后，可以在预设坐标系下对目标空间几何体进行网格划分，具体地，可以对目标空间几何体进行有限元网格划分，网格数量越多越精确。
[0074]
在对目标空间几何体进行网格划分之后，就可以确定目标空间几何体的划分节点。其中，划分节点可以是目标空间几何体划分得到的所有网格，也可以是目标空间结合体划分得到的网格中的部分网格，等等。对于划分节点的选取取决于目标空间几何体的类型，例如，目标空间几何体是空间曲面，还是变厚度几何体。
[0075]
由于对于目标空间几何体的划分是在预设坐标系下进行的，那么电子设备在对目标空间几何体划分之后，就可以得到各个划分节点的坐标。
[0076]
s13，基于各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到各个划分节点的位移加载大小。
[0077]
所述的预设位移加载方向可以是人为确定的，也可以是电子设备对各个划分节点的坐标进行分析得到的。例如，电子设备可以对各个划分节点的坐标进行分析，选择合适的加载方向，该方向使得结构的变形较小，或者不能出现变形中存在结构折叠的情况。
[0078]
预设位移加载方向可以是预设坐标系中的一个坐标方向，也可以是其他方向等
等，具体可以根据实际情况进行相应的设置。
[0079]
电子设备在确定出预设位移加载方向之后，就可以利用预设位移加载方向与预设坐标系的原点之间大小关系，得到预设位移加载方向对应的目标平面。电子设备就可以利用各个划分节点的坐标到目标平面的距离确定各个划分节点的位移加载大小。
[0080]
该步骤具体内容将在下文中进行详细描述。
[0081]
s14，根据各个划分节点的位移加载条件，确定目标空间几何体的展开结果，以将各个划分节点移动至与预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0082]
其中，所述的位移加载条件包括位移加载大小以及预设位移加载方向。
[0083]
电子设备在确定出各个划分节点的位移加载大小之后，再结合预设位移加载方向就可以对目标空间几何体进行分布求解，以对目标空间几何体进行展开，从而使得各个划分节点均能够移动至与预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0084]
该步骤具体内容将在下文中进行详细描述。
[0085]
本实施例提供的空间几何展开方法，通过利用各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向得到各个划分节点的位移加载大小，以对目标空间几何体进行展开，即，通过对各个划分节点施加节点位移来实现形状的展开，使得变形的计算过程收敛速度快，展开计算过程相当于工艺过程的仿真，展开结果更接近真实情况，具有一定的物理意义，展开后的体积基本不变，形状更加合理。
[0086]
在本实施例中提供了一种空间几何展开方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等，图2是根据本发明实施例的空间几何展开方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
[0087]
s21，获取目标空间几何体。
[0088]
详细请参见图1所示实施例的s11，在此不再赘述。
[0089]
s22，在预设坐标系中对目标空间几何体进行网格划分，确定目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标。
[0090]
如上文所述，可以对目标空间几何体进行有限元网格划分。其中，当目标空间几何体的类型不同时，其对应的网格划分方法也不同。具体将在下文中分别针对目标空间几何体分为空间曲面、以及变厚度几何体进行网格划分的描述。
[0091]
(1)当目标空间几何体为空间曲面时，例如，图3示出了该空间曲面在三个二维平面上的投影以及在预设坐标系上的三维示意。对于上述s22可以包括如下步骤：
[0092]
(1.1)在预设坐标系中将目标空间几何体划分为二维网格。
[0093]
由于曲面是厚度较小且等厚度的壳体，因此可以忽略厚度，用厚度为零的曲面来表示，因此将其划分为二维网格，可以简化后续数据的处理。其中，图4示出了图3所示的空间曲面的二维网格划分结果。
[0094]
(1.2)将所有二维网格确定为目标空间几何体的划分节点，以得到各个划分节点的坐标。
[0095]
由于二维网格厚度方向只有一个点，因此，可以将所有二维网格确定为目标空间几何体的划分节点。所选择的划分节点越多，后续在对目标空间几何体展开时，所得到的展开结果更加能够接近真实情况。
[0096]
电子设备在确定出目标空间几何体的划分节点之后，利用划分节点在预设坐标系
中的位置，就可以得到各个划分节点的坐标。
[0097]
(2)当目标空间几何体为变厚度几何体时，例如，图5示出了该变厚度几何体在三个二维平面上的投影以及在预设坐标系上的三维示意。
[0098]
(2.1)在预设坐标系中将目标空间几何体划分为三维网格。
[0099]
由于变厚度几何体是厚度变化的几何体，厚度是不能忽略的特征，因此将其划分为三维网格可以保证后续展开结果更接近展示情况，展开后的体积基本保持不变。例如，图6示出了图5所示的变厚度几何体的三维网格划分结果。
[0100]
(2.2)将三维网格中满足预设条件的三维网格确定为目标空间几何体的划分节点，以得到各个划分节点的坐标。
[0101]
由于三维网格在厚度方向上有多个点，在加载时三维网格的节点只是部分选择。例如，可以选择表面的三维网格，也可以选择中面或者其他能够贯穿整个变厚度几何体的曲面上的三维网格作为划分节点。
[0102]
其中，表面节点、中面节点取决于网格划分，节点的位置、编号都是由网格划分软件来确定，也可以通过编写代码来实现，在此对节点的定义方式并不做任何限定，只需保证对于变厚度几何体而言，其对应的划分节点是从三维网格中选取部分三维网格得到的。
[0103]
由于曲面是垂直于厚度方向或者近似垂直于厚度方向的二维模型，如果曲面可以将壳体分成上下两个部分，就可以贯穿整个壳体，如果倾斜，就无法贯穿整个壳体。节点是否在某一个曲面上，取决于网格划分。如果在网格划分前，人为切割出来一个曲面，然后划分网格，该曲面上一定会有节点产生。否则只有极个别的节点能够在空间中落在某一个光滑的曲面上，因此需要选择其他能够贯穿整个变厚度几何体的曲面上的三维网格作为划分节点。
[0104]
与空间曲面类似的，电子设备在确定出目标空间几何体的划分节点之后，利用划分节点在预设坐标系中的位置，就可以得到各个划分节点的坐标。
[0105]
s23，基于各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到各个划分节点的位移加载大小。
[0106]
具体地，上述s23包括如下步骤：
[0107]
s231，获取预设位移加载方向。
[0108]
其中，所述预设位移加载方向为预设坐标方向。
[0109]
如图4以及6所示，在预设坐标系下可以确定各个划分节点的坐标，各个划分节点的坐标由x、y以及z坐标表示。其中，预设位移加载方向可以为x坐标方向、y坐标方向以及z坐标方向。
[0110]
具体选择哪个坐标方向作为预设位移加载方向，可以是人为给定的，也可以是电子设备确定出的。若采用电子设备确定预设位移加载方向，则需要保证确定出的预设位移加载方向使得结构的变形较小，或者不能出现变形中存在结构折叠的情况。
[0111]
s232，利用划分节点在预设坐标方向上的坐标与目标平面的坐标，确定各个划分节点的位移加载大小。
[0112]
电子设备可以计算划分节点在预设坐标方向上的坐标与目标平面的坐标的差值，确定位移加载大小。例如，预设坐标方向为z坐标方向，那么第i个划分节点的位移加载大小可以表示为d-z
i
。其中，d为目标平面在z坐标方向上距离预设坐标系原点的距离，z
i
为第i个
划分节点在预设坐标系中的z坐标。
[0113]
进一步地，d的取值可以是任意数值。为了计算简便，一般情况下取d＝0。通过后续的展开处理，使得所有的划分节点全部移动到同一个平面z＝d上。
[0114]
s24，根据各个划分节点的位移加载大小，确定目标空间几何体的展开结果，以将各个划分节点移动至与预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0115]
详细请参见图1所示实施例的s14，在此不再赘述。
[0116]
本实施例提供的空间几何展开方法，将预设坐标方向作为预设位移加载方向，就可以直接利用划分节点在预设坐标方向上的坐标大小以及目标平面的坐标来确定出各个划分节点的位移加载大小，从而减少数据处理量且使得目标空间几何体的展开形状更加合理。
[0117]
在本实施例中提供了一种空间几何展开方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等，图7是根据本发明实施例的空间几何展开方法的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：
[0118]
s31，获取目标空间几何体。
[0119]
详细请参见图2所示实施例的s21，在此不再赘述。
[0120]
s32，在预设坐标系中对目标空间几何体进行网格划分，确定目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标。
[0121]
详细请参见图2所示实施例的s22，在此不再赘述。
[0122]
s33，基于各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到各个划分节点的位移加载大小。
[0123]
详细请参见图2所示实施例的s23，在此不再赘述。
[0124]
s34，根据各个划分节点的位移加载条件，确定目标空间几何体的展开结果，以将各个划分节点移动至与预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0125]
其中，所述位移加载条件包括位移加载大小和位移加载方向。
[0126]
具体地，上述s34包括如下步骤：
[0127]
s341，从各个划分节点中确定约束节点。
[0128]
其中，所述约束节点为两个坐标不重合且坐标之间的距离大于预设值的两个划分节点。约束节点可以是人为确定的，也可以是电子设备对各个划分节点的坐标进行划分得到的。所选择的约束节点的数量可以是2个，或多个，等等，具体可以根据实际情况进行相应的设置。
[0129]
s342，对约束节点设置与预设位移加载方向不同的两个方向的约束，以得到约束条件。
[0130]
如上文所述，预设位移加载方向为预设坐标系中某一个坐标方向，例如z方向，那么相应地，就可以对约束节点设置x方向与y方向的约束，以得到约束条件。
[0131]
在本实施例中，以2个约束节点为例，分别为第一约束节点以及第二约束节点。具体地，上述s342可以包括如下步骤：
[0132]
(1)对第一约束节点设置第一约束条件，所述第一约束条件为与所述预设坐标方向垂直的两个坐标方向上的位移为零。
[0133]
(2)对第二约束节点设置第二约束条件，所述第二约束条件为与所述预设坐标方
向垂直的一个坐标方向上的位移为零，以得到所述约束条件。
[0134]
例如，如图8所示，图8示出了对应于图4中空间曲面的第一约束条件示意。选择划分节点a以及划分节点b作为约束节点，其中，设置划分节点a在x以及y坐标方向上的位移为零；设置划分节点b在y坐标方向上的位移为零。
[0135]
如图9所示，图9示出了对应于图6中变厚度几何体的第二约束条件示意。选择划分节点a以及划分节点b作为约束节点，其中，设置划分节点a在x以及y坐标方向上的位移为零；设置划分节点b在y坐标方向上的位移为零。
[0136]
s343，基于约束条件以及各个划分节点的位移加载条件，确定目标空间几何体的展开结果，以将各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0137]
电子设备在确定出约束条件以及目标平面上的各个划分节点的位移加载条件之后，就可以利用有限元分析方式对目标空间结合体进行展开计算，从而以将各个划分节点移动至与预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0138]
具体地，上述s343包括如下步骤：
[0139]
(1)获取目标空间几何体的材料属性。
[0140]
电子设备根据实际情况，对目标空间几何体进行材料属性的定义。其中，目标空间几何体的材料属性可以定义为各向同性材料或者各向异性材料，材料参数的大小根据实际情况给定。
[0141]
例如，电子设备可以提供材料属性输入界面，以使得用户在该输入界面上输入相应的材料属性等等。
[0142]
(2)根据材料属性、约束条件以及各个划分节点的位移加载条件，进行有限元求解，以将各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上。
[0143]
电子设备采用几何非线性有限元求解方法进行分部求解，具体通过求解平衡方程来求解目标空间几何体在外力或者约束作用下的位移、变形等。有限元求解可以通过现有软件来实现，也可以通过编写代码来实现。在此对有限元的求解方式并不做任何限定。
[0144]
对于简单结构，采用1个载荷步就可以完成计算，对于复杂结构，需要采用多个载荷步进行求解计算，最终使得划分节点全部移动到目标平面上。其中，图10示出了图3所示空间曲面的展开结果，图11示出了图5所示变厚度几何体的展开结果。
[0145]
本实施例提供的空间几何体展开方法，通过对约束节点施加与预设位移加载方向不同的两个方向的约束，使得结构不出现刚体位移，即约束另外两个方向主要目的是防止物体出现侧向移动，否则，物体可以在其他两个方向整体自由移动，位移可以无限大；通过约束使得该物体不存在刚体位移保证展开后的体积基本保持不变。
[0146]
作为本实施例的一个具体实施方式，当目标空间几何体为空间曲面时，例如图3所示的空间曲面，所述的空间几何展开方法可以包括如下步骤：
[0147]
1)建立预设体坐标系，使得该曲面上任意一点可以表示为z＝f(x，y)；该曲面在xoy平面的投影区域内任意一点(x，y)都对应曲面上唯一的一个点。
[0148]
2)对空间曲面进行有限元网格划分，如图4所示，可以采用三角形或者四边形网格进行划分；
[0149]
3)定义加载节点，选择全部节点作为加载节点；
[0150]
4)定义约束节点，如图8所示，选择划分节点a和划分节点b作为约束节点。
[0151]
5)施加位移，选择划分节点，对划分节点进行位移加载，加载方向为z坐标方向，加载的大小等于-z
i
(z
i
是第i个划分节点在坐标系中的z坐标)；
[0152]
6)施加约束，选择约束节点进行约束，使得a点x、y方向的位移为零，且b的y方向位移为零。
[0153]
7)定义材料属性，将该空间曲面定义为各向同性材料，弹性模量取为100gpa，泊松比取为0.3。
[0154]
8)展开计算，采用几何非线性有限元求解方法进行求解，最终使加载节点全部移动到同一个平面z＝0上，展开结果如图10所示。
[0155]
作为本实施例的另一个具体实施方式，当目标空间几何体为变厚度几何体时，例如图5所示的空间几何体，所述的空间几何展开方法可以包括如下步骤：
[0156]
1)建立预设坐标系，使得该变厚度几何体中面上任意一点可以表示为z＝f(x，y)；该中面在xoy平面的投影区域内任意一点(x，y)都对应中面上唯一的一个点。
[0157]
2)对变厚度几何体进行有限元网格划分，如图6所示，可以采用六面体或者五面体网格进行划分，变厚度几何体在厚度方向被划分为4等份；
[0158]
3)定义加载节点，提取变厚度几何体中面上所有节点作为划分节点；
[0159]
4)定义约束节点，如图9所示，选择变厚度几何体中面上的划分节点a和划分节点b作为约束节点；
[0160]
5)施加位移，选择划分节点，对划分节点进行位移加载，加载方向为z向，加载的大小等于-z
i
(zi是第i个加载节点在坐标系中的z坐标)；
[0161]
6)施加约束，选择约束节点进行约束，使得a点x、y方向的位移为零，且b的y方向位移为零。
[0162]
7)定义材料属性，将该变厚度几何体定义为各向同性材料，弹性模量取为100gpa，泊松比取为0.3。
[0163]
8)展开计算，采用几何非线性有限元求解方法进行求解，最终使加载节点全部移动到同一个平面z＝0上，展开结果如图11所示。
[0164]
在本实施例的一些可选实施方式中，上述s32还可以包括如下步骤：
[0165]
(1)判断在预设坐标系的二维平面中的任一点对应目标空间几何体中是否存在唯一点与之对应。
[0166]
电子设备将目标空间几何体映射值预设坐标系的二维平面中，通过对二维平面上的映射点进行分析，以确定任意一个映射点对应目标空间几何体中是否存在唯一的点与之对应。
[0167]
(2)当预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中存在至少两个点与之对应时，对目标空间几何体依次进行部分几何体的展开，直至目标空间几何体全部展开为止。
[0168]
对于目标空间几何体而言，当预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中存在至少两个点与之对应时，表示目标空间几何体在二维平面存在堆叠的点。对于这一类型的目标空间几何体的展开，一般是将目标空间几何体中具有堆叠应设点的部分几何体先固定住，对另一部分采用本发明实施例中所述的空间几何展开方法对其进行展开处理；通过不断的循环处理，直至将目标空间几何体全部展开为止。
[0169]
当预设坐标系的二维平面中的任一点对应所述目标空间几何体中存在至少两个点与之对应时，表示此时存在映射点重叠的情况，通过对该目标空间几何体依次进行部分几何体的展开，可以保证展开结果更加接近真实情况。
[0170]
在本实施例中还提供了一种空间几何展开装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0171]
本实施例提供一种空间几何展开装置，如图12所示，包括：
[0172]
获取模块41，用于获取目标空间几何体；
[0173]
划分模块42，用于在预设坐标系中对所述目标空间几何体进行网格划分，确定所述目标空间几何体的划分节点以及各个划分节点的坐标；
[0174]
确定模块43，用于基于所述各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向，得到所述各个划分节点的位移加载大小；
[0175]
展开模块44，用于根据所述各个划分节点的位移加载条件，确定所述目标空间几何体的展开结果，以将所述各个划分节点移动至与所述预设位移加载方向对应的目标平面上，所述位移加载条件包括所述位移加载大小以及所述预设位移加载方向。
[0176]
本实施例提供的空间几何体展开装置，通过利用各个划分节点的坐标以及预设位移加载方向得到各个划分节点的位移加载大小，以对目标空间几何体进行展开，即，通过对各个划分节点施加节点位移来实现形状的展开，使得变形的计算过程收敛速度快，展开计算过程相当于工艺过程的仿真，展开结果更接近真实情况，具有一定的物理意义，展开后的体积基本不变，形状更加合理。
[0177]
本实施例中的空间几何展开装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指asic电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
[0178]
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
[0179]
本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图12所示的空间几何展开装置。
[0180]
请参阅图13，图13是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器51，例如cpu(central processing unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速ram存储器(random access memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图12所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
[0181]
其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
为便于表示，图13中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0182]
其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：ssd)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0183]
其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：network processor，缩写：np)或者cpu和np的组合。
[0184]
其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：generic array logic,缩写：gal)或其任意组合。
[0185]
可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图1、2以及7实施例中所示的空间几何体展开方法。
[0186]
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的空间几何体展开方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0187]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。