NonManifoldMerge--非流行复合曲面

1 引言

大多数真实的岩土工程模拟需要考虑分步施工(Staged Construction)步骤, 包括分步开挖，支护，充填等操作过程。Rhino的建模逻辑是以曲面和复合曲面为基础的，因而如果直接输出建立的实体网格，不能处理施工边界(interface)的网格连接。从版本5.0开始，Rhino引入了一种处理方法，称之为NonManifoldMerge，由于经常使用，Griddle的面板内直接包含了这种方法，即第9个图标NonManifoldMerge---Rhino命令合并表面网格，创建单一的非流形网格(Griddle---FLAC3D和3DEC的高级网格划分工具; 使用BlockRanger(BR)产生结构化网格)。这个笔记简要讨论了这种技术以及应用。

2 NonManifoldMerge

具有两个以上面连接到单个边的多曲面或网格的边称之为非流形，如下图所示，彩色的边即为非流行边。通俗地来说,就是面与面的公共边。ShowEdges命令能够显示出这种边。 

NonmanifoldMerge命令的功能是从有交集的曲面或多重曲面创建一个非流形边组合的复合曲面。视具体情况曲面被分割或边进行连接。

3 应用

这个应用来自于Griddle例子手册，拟在一个两层土中开挖一个竖井，井的深度150ft (45m), 井的直径30ft(9m)。土层的分界面深度是50ft(15m), 为了充分考虑土的扰动范围，模型域范围设置为200 ft × 200 ft × 235 ft. 竖井进行分步开挖，每步10ft，因而150ft需要开挖10步。

(1) 模板文件选择Large Objects - Feet.3dm，使用Cylinder命令创建一个基底为0，半径为15，长度为-10的圆柱体，以此代表第一步的开挖；

(2) 使用Line命令创建一条(0,0,-10) to (0,0,-150)的线，以此代表竖井深度；

(3) 使用ArrayCrv命令沿着该直线拷贝15个已经建立的圆柱体，从而形成15个分步开挖;

(4) 使用Point命令产生三个点(-100,-100,-50),(100,-100,-50),(100,100,-50), 目的是为了产生土的分界面。接着使用PlaneThroughPt命令生成一个平面，这个平面切割先前生成的竖井模型。

(5) 使用Box命令以对角方式(-100,-100,-235), (100,100,0)产生模型域(200 ft × 200 ft × 235 ft)。

(6) 使用NonManifoldMerge命令创建单个的非流形多重曲面。这个复杂的多表面用作网格划分的初始几何图形。

上述步骤产生的图形如下所示。

(7) 使用Mesh命令初步划分网格。

(8) 使用GSurf命令划分曲面网格：

Mode=QuadDom

MinEdgeLength=4

MaxEdgeLength=20

RidgeAngle=20

(9) 使用GVol命令划分体积网格：

Mode=HexDom  

MaxGradation=1  

TargetSize=5  

Optimization=10  

ShapeQuality=1

输出的网格导入到FLAC3D中，如下图所示。