[发明专利]一种用于有限元分析的地质剖面多段线优化方法和系统

说明书

本发明涉及地质剖面图有限元分析技术领域，特别是涉及一种用于有限元分析的地质剖面多段线优化方法和系统。具体包括以下步骤：S1，在地质剖面图上找到所有多段线的交点，在交点位置将多段线分段，求得所有多段线的顶点和交点，构建邻接链表；S2，基于交点，扩展所述邻接链表，并将重复的线段进行剔除，建立新的拓扑关系；S3，在新的拓扑关系的基础上，基于广度优先算法自动连接多段线，构成用于有限元分析的初始化图；S4，对初始化图进行邻近点简化和邻边角度简化，得到优化后的用于有限元分析的剖面图。实现由计算机自动对地质剖面进行优化，并将优化后的图直接用于有限元分析，可以大幅度提高有限元分析计算的效率。

技术领域

本发明涉及地质剖面图有限元分析技术领域，特别是涉及一种用于有限元分析的地质剖面多段线优化方法和系统。

背景技术

常见地质剖面图绘制工作是先由勘察软件生成剖面图，然后根据出图要求手动添加或删改剖面图的内容，最终生成满足出图要求的图纸。剖面图的制作过程主要针对地质出图，勘察软件生成的剖面图在用于计算分析，尤其是有限元分析时还有很大的缺陷。

随着工程行业信息化和数字化进程的推进，剖面图的生成方式也越来越多样化。除了传统的根据勘察软件自动生成，以及根据柱状图手动绘制外，越来越多的工程师选择首先生成场地三维地质模型，然后在三维地质模型的基础上剖切地质剖面，用于地质出图和计算分析。

三维地质建模本质上为CAD，即计算机辅助设计（Computer Aided Design）,而有限元分析本质上为CAE，即计算机辅助工程（Computer Aided Engineering）。无论工业领域还是地质、岩土领域，精细化的CAD模型都很难直接用于CAE，这往往需要工程师根据经验和相关有限元、力学知识对CAD模型进行简化和优化。现有技术中，并没有将剖切地质剖面直接转换成用于有限元分析的地质图的自动绘图方法。

发明内容

针对以上问题，结合地质剖面以及有限元分析对多段线的要求，优化地质剖面包围多段线，以便将地质剖面图成果快速用于有限元分析，提出了一种用于有限元分析的地质剖面多段线优化方法和系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于有限元分析的地质剖面多段线优化方法，具体包括以下步骤：

S1，在地质剖面图上找到所有多段线的交点，在交点位置将多段线分段，求得所有多段线的顶点和交点，构建邻接链表；

S2，基于交点，扩展所述邻接链表，并将重复的线段进行剔除，建立新的拓扑关系；

S3，在所述新的拓扑关系的基础上，基于广度优先算法自动连接多段线，构成用于有限元分析的初始化图；

S4，对所述初始化图进行邻近点简化和邻边角度简化，得到优化后的用于有限元分析的剖面图。

作为本发明的优选方案，在步骤S1中找多段线的交点的方法包括：对于两条多段线的交点计算，采用Bentley-Ottmann算法进行计算；对于多条线段的交点，采用扫描法进行计算。

作为本发明的优选方案，在采用扫描法进行计算的过程中，相应地更新邻接链表和二叉树，最终求得所有多段线的交点；所述邻接链表用于记录线段的端点和已经找到的交点；所述二叉树用于记录与扫描线相交的线段。

作为本发明的优选方案，在步骤S2中，基于交点，扩展所述邻接链表具体是指，基于多段线的顶点之间的连接关系，建立邻接矩阵；求解出交点之后，把交点当做顶点记录起来，对邻接矩阵的维度进行扩展。

作为本发明的优选方案，在步骤S2中，将重复的线段进行剔除，建立新的拓扑关系具体指：同一个坐标位置，仅保留一个顶点，删除重复的顶点之后更新所述邻接链表以及将已删除顶点的拓扑结构重新映射到原顶点的位置。