基于弹簧-质点系统的薄膜结构曲面展开算法

摘要

将用三角形描述的空间膜片映射到初始二维膜片上,并使初始二维膜片与被展空间膜片在参数域与空间域具有相同的拓扑结构.描述空间膜片的三角形与描述平面膜片的三角形的边长存在差异,采用单元节点力代替此差异,节点质量由节点周围的膜单元面积确定,得到了描述系统运动的拉格朗日方程.在求解方程时,每个时间段迭代初始速度置为零,计算过程中节点匀速运动,从而有效地避免了振幅过大和发散问题,收敛速度明显加快.平面膜片的局部精度通过弹簧弹性变形系数予以控制,能够满足膜片边界要求.该曲面展开方法具有精度高、计算速度快和易收敛的特点.