1.一种基于嵌套FFD控制体的几何外形曲面变形方法,所述几何外形曲面为航空航天飞行器、或船舶、或汽车的外形曲面;其特征在于,包括:S1、根据初始的几何外形曲面建立主FFD控制体Bg和子FFD控制体Bs;所述主FFD控制体Bg为包围所述几何外形曲面整体变形区域的控制体,所述子FFD控制体Bs为包围所述几何外形曲面局部变形区域的控制体;
S2、将子FFD控制体嵌入主FDD控制体中,计算子FFD控制体的控制点在主FDD控制体中的局部坐标;
S3、将几何外形曲面数据分别嵌入主FDD控制体和子FDD控制体中,计算所述几何外形曲面各数据点在主FFD控制体中的局部坐标,计算子FFD控制体内部的几何外形曲面局部变形区域数据点在子FFD控制体中的局部坐标;
S4、确定子FFD控制体边界处的固定控制点:
确定子FFD控制体与几何外形曲面整体变形区域的交界面,计算所述交界面与子FFD控制体外部的几何外形曲面数据点之间的最短距离,如果所述最短距离小于预设的距离阈值,则所述交界面上的控制点,以及与所述交界面相邻的控制点为固定控制点;
S5、当主FFD控制体的控制点移动时,所述几何外形曲面变形后的数据计算步骤包括:S51、根据几何外形曲面各数据点在主FFD控制体中的局部坐标计算几何外形曲面数据整体变形区域的新坐标S52、根据子FFD控制体的控制点在主FFD控制体中的局部坐标计算子FFD控制体中控制点的新坐标S6、当子FFD控制体的非固定控制点移动时,根据所述非固定控制点的位移量计算所述子FFD控制体包围的几何外形曲面局部变形区域数据的新坐标。
2.根据权利要求1所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述主FFD控制体Bg和子FFD控制体Bs均为基于B样条基函数,表述如下:其中Ni,p(·)、Nj,p(·)、Nk,p(·)、Nl,p(·)、Nm,p(·)、Nn,p(·)分别表示参数化空间中各维度上的p阶B样条函数;Gi,j,k和Ll,m,n分别为主FFD控制体和子FFD控制体的控制点在笛卡尔坐标系中的坐标;gu,gv,gw分别为主FFD控制体在笛卡尔坐标系中各坐标轴方向的控制点数量;lu,lv,lw分别为子FFD控制体在笛卡尔坐标系中各坐标轴方向的控制点数量。
3.根据权利要求2所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述步骤S51中,几何外形曲面数据整体变形区域的新坐标为:其中 为主FFD控制体的控制点移动后的坐标;(ug,n,vg,n,wg,n,)为几何外形曲面数据点{An|n=0,1,…,N}在主FFD控制体中的局部坐标,N为几何外形曲面的数据点数量。
4.根据权利要求2所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述步骤S52中,子FFD控制体中控制点的新坐标 为:其中 为主FFD控制体的控制点移动后的坐标, 为子FFD控制体的控制点
在主FFD控制体中的局部坐标。
5.根据权利要求1所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述步骤S3中还包括:建立表示几何外形曲面数据{An|n=0,1,…,N}与子FFD控制体位置关系的标识符Sn,如果几何外形曲面数据An位于子FFD控制体内,Sn=1;否则Sn=0。
6.根据权利要求2所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述步骤S6具体为:当子FFD控制体的非固定控制点移动时,所述子FFD控制体包围的几何外形曲面局部变形区域进行变形,所述几何外形曲面局部变形区域数据的空间坐标改变量为:其中(us,n,vs,n,ws,n)为几何外形曲面局部变形区域数据点在子FFD控制体中的局部坐标;
L′l,m,n和L″l,m,n分别为子FFD
控制体的非固定控制点移动前和移动后的坐标;
所述几何外形曲面局部变形区域数据点在变形后的坐标为:A″n=A′n+ΔAn其中A′n和A″n分别为子FFD控制体的非固定控制点移动前和移动后几何外形曲面局部变形区域数据的空间坐标。
7.根据权利要求1‑6中任一项所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述几何外形曲面为船舶外形曲面,所述主FFD控制体为包围整船的控制体,所述子FFD控制体为包围船艏球鼻艏或船艉的的控制体。
8.根据权利要求1‑6中任一项所述的几何外形曲面变形方法,其特征在于,所述几何外形曲面的局部变形区域有多个,为每个局部变形区域建立一个子FFD控制体;当一个子FFD控制体的控制点发生移动时,只有所述子FFD控制体对应的局部变形区域发生变形。
9.一种基于嵌套FFD控制体的几何外形曲面变形系统,所述几何外形曲面为航空航天飞行器、或船舶、或汽车的外形曲面;其特征在于,包括:控制体建立模块,用于根据初始的几何外形曲面建立主FFD控制体Bg和子FFD控制体Bs;
所述主FFD控制体Bg为包围所述几何外形曲面整体变形区域的控制体,所述子FFD控制体Bs为包围所述几何外形曲面局部变形区域的控制体;
子FFD控制体局部坐标计算模块,用于将子FFD控制体嵌入主FDD控制体中,计算子FFD控制体的控制点在主FDD控制体中的局部坐标;
几何外形曲面局部坐标计算模块,用于将几何外形曲面数据分别嵌入主FDD控制体和子FDD控制体中,计算所述几何外形曲面各数据点在主FFD控制体中的局部坐标,计算子FFD控制体内部的几何外形曲面局部变形区域数据点在子FFD控制体中的局部坐标;
子FFD控制体固定控制点确定模块,用于确定子FFD控制体边界处的固定控制点,确定方法为:确定子FFD控制体与几何外形曲面整体变形区域的交界面,计算所述交界面与子FFD控制体外部的几何外形曲面数据点之间的最短距离,如果所述最短距离小于预设的距离阈值,则所述交界面上的控制点,以及与所述交界面相邻的控制点为固定控制点;
整体变形计算模块,用于当主FFD控制体的控制点移动时,计算几何外形曲面变形后的数据,具体包括如下步骤:S51、根据几何外形曲面各数据点在主FFD控制体中的局部坐标计算几何外形曲面数据整体变形区域的新坐标;
S52、根据子FFD控制体的控制点在主FFD控制体中的局部坐标计算子FFD控制体中控制点的新坐标;
局部变形计算模块,用于当子FFD控制体的非固定控制点移动时,计算所述子FFD控制体包围的几何外形曲面局部变形区域变形后的新坐标。
10.根据权利要求9所述的几何外形曲面变形系统,其特征在于,所述控制体建立模块建立的主FFD控制体Bg和子FFD控制体Bs均为基于B样条基函数,表述如下:其中Ni,p(·)、Nj,p(·)、Nk,p(·)、Nl,p(·)、Nm,p(·)、Nn,p(·)分别表示参数化空间中各维度上的p阶B样条函数;Gi,j,k和Ll,m,n分别为主FFD控制体和子FFD控制体的控制点在笛卡尔坐标系中的坐标;gu,gv,gw分别为主FFD控制体在笛卡尔坐标系中各坐标轴方向的控制点数量;lu,lv,lw分别为子FFD控制体在笛卡尔坐标系中各坐标轴方向的控制点数量。