参数曲面的离散求交方法

本文从分片线性逼近的基本思想出发,运用离散细分的手法,讨论了一般参数曲面的求交问题。利用插值逼近的误差估计,给出了一种可根据精度要求,事先确定细分次数的离散求交方法。该方法采用任意三角分划的分片线性逼近,避免了以每个子曲面的四个角点的拟合平面代替原子曲面,保证了分片线性逼近曲面的整体连续性,从而所得交线在逼近和光顺等方面的效果都比采用矩形分划的离散求交方法好。而且该方法可适用于三角域、矩形域或多边形区域上的任何K阶(K≥1)连续可微或者Lipschitz连续的参数曲面,具有较强的通用性,其算法所需的存贮量和计算量都较小,易于在微型计算机上实现。本文给出了一个由DXY-880A绘图机绘制的算法实例的图形。     

飞机外形件三角网格模型光滑B样条曲面重建

综合考虑曲面重建时的拟合精度、曲面片拼接处的连续性和曲面的光顺性等因素,以三角网格模型的双三次B样条曲面重建为例,研究了飞机外形件三角网格模型的分片光滑B样条曲面重建方法。该方法首先采用最小二乘法逼近散乱数据,初步获得分片B样条曲面;然后将光顺准则加权到最小二乘函数中调节曲面光顺程度;最后运用罚函数法保证曲面片边界近似G1连续。将该方法应用于飞机外形件实测数据的曲面重建,误差分析结果验证了方法的有效性。     

关于有理Bézier曲面片的几何连续拼接问题

本文深入研究了有理Bézier曲面片的几何连续拼接问题,给出了GC~1拼接条件的显式表示和判断两曲面片GC~1拼接状况的判定条件。用此条件可编写一简单程序,通过输入两曲面片的控制顶点及权因子,便可以“YES”或“NO”的输出回答两曲面片的拼接是否为GC~1连续。在非GC~1拼接时,可对称地修改两曲面片使其GC~1拼接。最后,本文给出了几种CAD/CAM工程中实用的充分条件。     

散乱点云数据的曲率估算及应用

提出一种直接在散乱数据点云上计算曲面的局部微分性质,包括平均曲率、高斯曲率和主曲率。首先,计算各点的邻近点集,选取合适的局部基础曲面。把邻近点集投影到相应的局部基础曲面。然后,在以局部基础曲面内投影点的参数化代替空间邻近点集的参数化的基础上。用二次参数曲面逼近空间邻近点集,从而计算出各点的法矢,再对不协调的法矢方向进行调整。最后,利用曲率公式计算出各点的曲率。试验表明这种方法可以较好反映曲面的特征。运用该曲率算法对海量数据进行了简化。     

任意平面曲线的圆弧逼近方法

提出了一种根据给定精度逼近平面任意曲线的方法。该方法可以逼近任意次有理Ｂ样条曲线以及非均匀有理Ｂ样条曲线，尤其克服了双圆弧逼近方法的局限性实现了对封闭曲线的圆弧逼近。该方法独立于坐标系，独立于曲线类型。实际应用结果表明，它是一个适用于ＣＡＤ／ＣＡＭ集成系统任意平面曲线的圆弧逼近通用算法。本文对边界条件确定、误差修正和拐点处理进行了一定的研究，得出了一些价值性高、实用性强的结论，为数控加工任意平面曲线提供了一条简捷、易行、可靠的途径。     

关于有理Bezier曲面片的几何连续拼接问题

本文深入研究了有理Ｂｅｚｉｅｒ曲面片的几何连续拼接问题，给出了ＧＣ＾１拼接条件的显示表示和判断两曲面片ＧＣ＾１拼接状况的判定条件，用此条件可编写一简单程序，通过输入两曲面片的控制顶点及极因子，便可以“ＹＥＳ”或“ＮＯ”的输出回答两曲面片的拼接是否为ＧＣ＾１连续。在非ＧＣ＾１拼接时，可对称地修改两曲面片使其ＧＣ＾１拼接，最后，本文给出了几种ＣＡＤ／ＣＡＭ工程中实用的充分条件。     

参数曲面的拟自适应三角化

提出了一种参数曲面的拟自适应三角化离散算法。该算法通过对曲面的参数域进行预剖分，以及引入曲面上一点处的“最大绝对法曲率”的概念，采用“分而治之”的方法分片对参数曲面的参数域进行三角形网格剖分。该方法基本上可以像“自适应”方法一样，根据曲面的法曲率变化来控制三角化剖分的密度，生成的三角片数量较少，并且可以避免在三维空间产生狭长的三角形、退化三角形与“裂缝”，运行速度明显比自适应方法快。     

关于有理B－样条曲线的权因子的研究

对有理Ｂ－样条曲线中的权因子作了研究。首先，阐述了权因子的几何意义，证明了权因子是有关四点的交比；分析了权因子的极限性质与零权因子对曲线形状的影响。其次，就曲线上一点在控制点方向与任意方向移动这两种情况，给出了曲线形状调整时的权因子计算公式，从而得到调整后的曲线方程，并给出一个应用算例。再次，提出了有理Ｂ－样条曲线的分解表示方法，即将ｎ次有理Ｂ－样条曲线用ｑ个二次有理Ｂ－样条与（ｎ－２ｑ）个一次有理Ｂ－样条的乘积形式表示，并给出相应的条件。最后讨论了有理Ｂ－样条曲线对控制多边形的逼近问题。     

一种NURBS曲面的裁剪方法

非均匀有理Ｂ样条曲面曲面建立了从二维参数域到三维空间的映射关系，ＮＵＲＢＳ曲面 实质就是在保持映射关系不变的情况下，改变曲面的有效参数域。本文对ＮＵＲＢＳ曲面参数域上两个相交的环，给出了一种严谨的并，差，交等基本运算的定义及相应算法，从而很好地解决了ＮＵＲＢＳ曲面有效参数域边界的重建问题。     

水上飞机浮筒外形设计的微机系统

本文介绍了一个水上飞机浮简外形设计的微机系统FCDS。浮筒外形是一张须满足流体静、动力等性能要求的复杂的三维曲面。FCDS以性能优良的库模型作为外形曲面生成的基础,使曲面的进一步设计有了一定的流体性能上的保证。系统用非均匀有理B样条来作曲线曲面的拟合和交互设计。不仅继承了普通多项式非均匀B样条重节点、重顶点等设计技巧,而且增加了形状调节的能力,同时可将二次曲线曲面统一在三次有理式中。系统提供了用穗坂卫法直接光顺空间曲线和曲面的功能,可对浮筒外形进行光顺处理,提供直接用于制造的数据。文中还对FCDS这类专业曲面CAD系统的设计构思、结构组成作了探讨。系统设计的通用性构思,使FCDS稍作修改即可用于其他飞机部件的外形设计。     

Compact Car-Body Surface Design with T-spline Surface

Creating proper B-spline surface models is a very challenging task for designers in car-body surface design. Due to the tensor-product structure of B-spline surface, some undesirable issues of the redundant control points addition, incomplete surface definition and the difficulty of trimming boundary alteration frequently occur, when designing the car-body surface with B-spline surfaces in local-feature-lines construction, full-boundary-merging and visual surface trimming. A more efficient approach is proposed to design the car-body surface by replacing B-spline surface with classical T-spline surface. With the local refinability and multilateral definition offered by T- spline surface, those designing issues related with B-spline surface can be overcomed. Finally, modeling examples of the door, hood and rear-window are given to demonstrate the advantage of T-spline surface over B-spline surface in car-body surface design.     

基于响应曲面车削加工表面粗糙度稳健性分析

随着现代科学技术的发展,对零件的表面加工质量提出了越来越高的要求。但由于机械加工过程较复杂,各种参数都不同程度地影响着表面粗糙度,表面粗糙度分析时,很难建立显式的解析模型。本文提出基于响应曲面法建立表面粗糙度可靠性指标对应刀具结构影响参数的灵敏度分析模型。结果表明,表面粗糙度对刀尖圆角半径r的变化最为敏感,对主偏角κ的变化敏感次之,对前角γ变化不敏感;刀尖圆角半径、主偏角和前角对表面粗糙度的贡献率分别为56.82%,27.84%和9.75%。     

新型损伤容限钛合金高速铣削表面完整性分析(英文)

研究新型损伤容限钛合金TC21在不同的刀具磨损状态下,采用高速铣削与常规铣削的加工表面完整性,重点研究表面粗糙度、加工硬化层、金相组织等因素对表面完整性的影响。结果表明,高速铣削能够获得良好的表面质量并提高加工的效率,同时通过观察加工硬化层与金相组织可以发现,即使是刀具在严重磨损的状态下,也不会出现比较严重的加工硬化现象。     

三角网格模型的细分曲面拟合

提出一种用Loop细分曲面拟合三角网格模型的新算法.首先对网格模型进行特征识别,然后把经过简化和形状优化的网格作为拟合细分曲面初始控制网格.通过对控制网格顶点的循环修正、网格形状优化、局部自适应细分来求解拟合细分曲面控制顶点.该算法不仅避免了求解线性方程组,克服了拟合控制网格的扭曲现象,而且达到了用较少的控制网格拟合出反映物体细节特征并满足精度要求的分片光滑(片内除奇异点C1外其余C2连续)的Loop细分曲面的目的.实例表明,该算法用于测量数据的曲面重构是有效可行的.     

C/SiC复合材料铣削表面完整性研究

采用PCD刀具进行了C/SiC复合材料的铣削加工实验,通过观察加工表面/亚表面损伤,分析了C/SiC复合材料铣削加工表面形成机制,并结合切削力讨论了铣削参数对加工表面形貌和粗糙度的影响。研究结果表明,C/SiC材料以脆性断裂方式实现去除;加工表面存在纤维的层状脆断、拔出和纤维束断裂等现象;碳纤维区域粗糙度随铣削参数的变化规律与表面微观形貌基本一致;提高切削速度能改善表面质量,增大切深会使表面质量严重恶化,每齿进给量对表面质量影响较小。     

基于矩阵变换和混合方法的扫掠曲面

提出了用矩阵变换和混合的方法，构造多种由相关曲线依据不同的扫掠规则生成的扫掠曲面。扫掠规则可以分为平行扫掠、脊线扫掠、同步扫掠和旋转扫掠四种。最后将其应用于复杂外形产品的设计，并用工程实例加以验证