[发明专利]一种复杂块体的三维建模方法

摘要

公开一种复杂块体的三维建模方法，其中复杂块体是指包含凹状组合临空面的非凸块体，其基本思想是把非凸块体视为一系列凸块体的组合，通过临空面对空间进行划分，在每个子区域求出子凸块体，最后将一系列的子凸块体合并成最终的复杂块体，其主要步骤为：对于非凸组合的临空面，选取一个临空面将块体分成两个部分，分割所得部分若不再包含凹状组合的临空面则必为凸块体，可直接求解，若仍包含凹状组合的临空面，则从中选取一个临空面重复上述操作，直至剩下的部分不再包含凹状组合的临空面。该方法在不用修改经典块体理论假设的情况下就可以完成对复杂块体的建模，对经典块体理论是一个有力的补充，在工程实践中具有重要的应用价值。

主权项

一种复杂块体的三维建模方法，其特征在于将非凸复杂块体视为一系列凸块体的组合，通过凹状组合临空面对空间进行递归划分，逐步求解出所有构成复杂块体的子凸块体，最后合成所需的复杂块体三维模型，其过程包括以下步骤：步骤1：根据输入结构面和临空面的倾角、倾向和位置得到每个结构面Ji和临空面Fj方程，将两组平面方程组成一个集合，并记下每个平面的属性和可能的朝向，将这个集合加入一个队列Q中；步骤2：若队列Q为空则执行步骤6，否则从队列Q头取出一个平面集合执行步骤3；步骤3：遍历集合中所有临空面，判断是否存在临空面凹状组合，判断方法是看两个相交临空面的交线在临空面法向量指向的半空间一侧所成的二面角是否小于180度，若小于则为凹状组合，否则为凸状组合，若找到一个凹状组合则执行步骤4，否则执行步骤5；步骤4：根据凹状组合临空面将空间划分成两个半空间，在两个半空间内分别组成两个新的结构面、临空面集合并加入队列Q中，转步骤2；步骤5：对不存在凹状组合临空面的集合求子凸块体并加入子块体集合K，转步骤2；步骤6：将子块体集合K中的所有子块体求并集，其结果即为最终所要求的复杂块体。