用变形模型整体构造B样条曲面方法研究

传统的造型方法都是基于纯粹的几何模型,通过几何上的型值点或边界曲线定义曲线或曲面,难于进行交互修改.基于物理模型的变形曲线、曲面造型方法将参数化几何描述方法与力学原理结合起来,使曲线曲面变形形态在一定程度上与弹性梁和薄壳相似.设计者可以通过施加于变形曲线曲面上的力或约束,或改变曲线曲面本身刚度来改变其局部或整体形状,克服了局部控制与总体光顺的矛盾.该造型方法已在光顺、N边域构造以及曲面的光滑拼接和过渡面构造等领域得到应用.      

太阳光对卫星投射角的计算

本文给出了太阳光与卫星的三个几何轴之间的夹角的普遍公式.这些公式可以用于各种卫星的初步设计中.文中还讨论了这些公式的应用,并给出了三个数值例子.     

军机易损性分析中多重遮挡投影面积计算

利用B样条曲线曲面造型方法给出飞机及其各部件外形的数学模型,将其离散化为三角形面元,并采用改进的翼边拓扑结构来描述几何元素之间的关系.在此基础上,根据集合论中的包含互斥理论,提出了一种求取多个复杂几何形体在任意方向的投影面积的新算法.该算法可以有效地应用于飞机易损性分析计算中.实际应用表明该算法稳定、可靠,而且精度高.     

一种Bézier曲面C~1拼舍方法的矩阵表达式

Bézier曲面拼合,一般可以给出直观的几何解释——即用拼合边的第二排矢量(第一辅助准线)顶点的改变来说明实现C~1拼合的条件。遗憾的是,由于其矩阵表达式有些复杂,一般都将修改后的第一辅助准线表示为代数形式。这就失去了它的几何直观性。本文根据Bézier和Sioussion提出的一种C~1拼合方法[1],推导出两张n×n曲面C~1拼合时拼合曲面Bézier多面体的矢量矩阵一般公式。该结果会给用Bézier方法建立的人机交互计算机辅助几何设计系统的计算和对曲面进行拼合修改带来方便。     

以NURBS为基础的造型方法

讨论了基于ＮＵＲＢＳ的算法和造型方法，所给出的ＮＵＲＢＳ曲线、曲面的插值算法，不仅插值于数据点，而且插值于数据点上的权。为Ｓｋｉｎ造型方法提供了基础，还讨论了ＮＵＲＢＳ曲线，曲面退化情况及其处理，展示了ＮＵＲＢＳ方法可以容纳许多复杂的形状，最后，给出了基于ＮＵＲＢＳ的造型方法，如Ｄｒｉｖｅ曲面、Ｓｋｉｎ曲面的造型方法，为用户提供了方便地造出适合于工程应用的复杂形状的方法，上述讨论表明ＮＵＲＢＳ的表     

分段(片)Bézier曲线曲面程序系统

本文介绍了一个分段(片)贝齐尔(Bzier)曲线曲面程序系统。该系统提供了用于贝齐尔曲线曲面的生成、修改、分割、升阶、单段(片)插值和分段(片)插值等六项功能,而以贝齐尔最新提出的分段(片)方法为核心。在简述分段(片)贝齐尔方法的基础上,本文并介绍了作者的两点改进:(1)将各分段表示都转换成贝齐尔形式,以便作局部修改;(2)作端部处理,使各数据点都处于平等的地位,更适用于闭曲线的处理。最后给出了多个应用实例。     

非均匀网点上的样条曲面插值

一维样条(曲线)的插值已由均匀结点引伸到非均匀结点上,但二维样条(曲面)插值还只适用于分布在均匀参数网格点上的数据点阵。本文指出了非均匀网点上参数双三次样条曲面的连续性降低到C~0的严重事实,并提出一种偏导矢修正法,按照相对修正量最小来修正相邻曲面片的对应偏导矢,满足了对非均匀网点上的数据点阵进行光滑插值。整个样条曲面的连续性为C~1,并作了实例验证。     

直线与曲面求交、曲面与曲面求交的一种几何作图法

本文介绍一种几何作图法,适用于求某些直线和复杂曲面的交点,以及某些复杂曲面和复杂曲面的交线。该方法被实践证明切实可行,本文给出理论证明。     

三坐标数控自动编程系统

本语言系统作为计算机辅助制造中的一个应用软件,可以处理自由曲面,以简化复杂曲面的数控编程工作、语言格式符合曲面的集合描写概念。具有曲面数学模型的完整描述,同时又具有工艺性和直观性。系统主要用FORTRAN Ⅳ编写,为模块分层结构,共分三个主要模块:编译模块、数学处理模块、后置处理模块。数学处理可提供三种选择:COONS曲面、BEZIER曲面、直纹曲面。在COONS曲面块(PATCH)中扭矢由混合偏导数求出。在BEZIER曲面中用户可以给出多边形顶点或直接给出型值点(均匀分布)。系统还提供了某些特殊功能,以满足不同用户的需要。输出信息亦可有几种选择。     

多个裁剪参数曲面的有限元混合网格剖分法

根据冲压模具形状特点,对由CAD/CAM系统建立的冲压模具的多裁剪参数曲面数学模型,提出了一种符合冲压成形有限元分析需要的三角形和四边形混合网格剖分算法.按几何离散控制参数即最长边、最短边、距离误差和角度误差,将多裁剪参数曲面离散为多边形集.利用曲面曲线查找裁剪参数曲面相邻关系,建立B-Rep表示的曲面几何模型,并更新多边形集.然后由多边形集得到三角形和四边形混合网格,结果网格单元是相容的,在相邻裁剪参数曲面边界处无裂缝和覆盖.      

圆波导介质片极化器的设计

本文从分析入手,介绍了一种介质片圆极化器的设计。这种圆极化器结构紧凑、无需调试,可以方便地用于卫星地面接收天线系统,可获得良好的圆极化及驻波比特性。文中系统地介绍了该极化器的设计公式及过程;给出了一些计算曲线及数据表,可供设计者查用。     

曲线曲面的若干几何处理基础算法研究

给出了实用的曲线曲面的离散、投影、直线－圆环求交，空间直线距离计算等算法，曲线用密切圆逼近，采用差商计算离散点参数，算法速度快，根据几何性质构造了点的投影及曲线投影跟踪算法，用拟牛顿法加大收敛范围，利用相关性减少迭代次数，采用矢量方法和局部坐标系技巧，如空间直线间距离计算，直线－圈环求交等常用算法十分简洁。     

国土星成像几何特性的误差分析

本文主要讨论卫星姿态参数误差、轨道参数误差以及地面起伏对国土星卫片几何精度的影响。文中按照比较严格的数学关系,导出了误差计算公式,并给出了典型算例。试验的结果,可作为提出轨道及姿态数据精度要求的依据,也可作为对卫片进行几何处理的基础。     

磁尾中性片与磁尾正交曲线坐标系

根据磁尾中性计随地磁倾角变化的特点用光滑函数拟合中性片曲面模式,并用ISEE卫星的磁场资料来确定曲面参数。本中性片模式既保持了中性片的基本变化特征,又可以在近地处光滑过渡到赤道面。在此基础上,建立了一个以中性片曲面为坐标面的磁尾正交曲线坐标系。这个坐标系随地磁倾角的变化而变化,用这个坐标系可将不同的地磁倾角的磁场位形变换成地磁倾角为零时的标准形式,从而便于分析卫星的观测数据。      

柔性飞机大变形状态飞行载荷分析

飞行载荷分析中综合考虑了结构大变形的几何非线性效应以及曲面气动力效应.飞机结构由相互连接的可以表征任意变形的几何非线性欧拉梁表示,升力面由展向以及弦向分布的涡环网格表示.计算时通过曲面网格动态跟踪结构的变形不断修改气动力影响系数矩阵,反复迭代求解气动力和结构变形直至结构变形收敛.给出了风洞试验机翼模型以及无约束定常平飞模型算例.计算结果表明:在小变形阶段该方法与线性计算方法的结果基本一致,非线性效应不明显;大变形阶段由于曲面气动力的非线性效应,计算结果与线性方法的有显著差别.分析表明该方法在大变形阶段的计算结果比线性结果更为合理,数值计算时间短,适合于工程快速分析.     

多级火箭性能估算方法

本文主要针对低轨道,地球同步轨道以及太阳同步轨道三种情况,给出多级运载火箭性能估算方法。文中附有一套计算用曲线。通过对多种型号运载火箭的性能估算,所得结果,一般相对误差不会超过5%。     

用Schamberg方法计算卫星阻力系数

Schamberg的“超热自由分子流”粒子-表面作用模型比较真实地反映了高空大气分子与空间飞行器材料之间的相互作用,它可以用来计算卫星的阻力系数。本文简要叙述该模型的基本思想,介绍几种常见简单几何形体卫星的阻力系数计算公式,并给出计算曲线。     

卫星无线测量传输系统的优化设计

介绍了卫星无线测量双向传输系统的优化设计及系统部件参量的选择。采用了随机和正交阵接合的优化方法，给出了系统数学模型，解决了离散变量的曲线和曲面拟合，及约束条件的处理。完成了三站微波中继系统的优化设计。     

任意参数曲面的分割求交算法

两张任意参数曲面的求交,是目前计算机辅助几何设计的难点之一。本文将介绍一种分割算法,求贝齐尔(B(?)zier)曲线及曲面的交点和交线。在求交过程中,讨论了有交区间、精度及交点的排序等问题。并且在计算机上实现了这一算法。 在此算法的基础上,利用数据结构的理论,实现了任意参数曲面的求交及拼合,并绘出了相应的三维视图。     

三维物体用2×1次参数曲面柱体拼合造型

本文介绍了一个小型精巧的三维体素拼合造型系统。 在本系统中,用2×1次Bézier曲面片定义了三种柱体(立方体、圆柱体和任意周边柱体)做为基本体素,并且设计了一个精炼的数据结构。数据结构中,由于没有采用目前常用的翼边结构,故占用内存少,数据管理简便。 在拼合求交中,提出了以简单拼合曲面片偶做为基本求交单元的相贯线求解方法,并对简单曲面片偶的性质进行了深入的研讨。在求交时采用了分割算法,简化了求交计算。求出的交线是用二次Bézier曲线逼近,以解决多次拼合求交问题。 集合运算以后,各体素间是通过环(即交线)进行链接。 本系统是用FORTRAN语言编写的,包括53个子程序,并通过曲轴和壳体两个零件实例的拼合造型进行试用,表明本系统是可行的。