孔結(jié)構(gòu)特征在人們的生活中隨處可見,在曲面上根據(jù)孔結(jié)構(gòu)的陣列設(shè)計也特別地多,如運動鞋面上的透氣孔和北京鳥巢建筑設(shè)計等,除了可以減少材料的使用,曲面孔結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)能夠根據(jù)曲面所受外界載荷因素驅(qū)動孔結(jié)構(gòu)陣列特征的分布,滿足用戶期望的具有功能性網(wǎng)格孔結(jié)構(gòu),然而,單純地對物體挖孔就是一個去材的過程,很容易地削弱一個物體的完整性,我們希望開發(fā)出一套系統(tǒng),它能根據(jù)在載荷約束下的曲面上,通過優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)分布和孔的間隙率,使網(wǎng)格曲面具有一定的功能性,同時兼顧美學(xué)、穩(wěn)定性和材料使用效率來盡可能滿足用戶目的優(yōu)化。由于自由曲面的復(fù)雜性以及怎樣建立載荷約束與用戶優(yōu)化目的的聯(lián)系等,使得研究存在一定的困難。本文針對自由網(wǎng)格曲面上孔結(jié)構(gòu)陣列式分布設(shè)計中存在的若干難點進行研究,主要研究內(nèi)容及成果有以下幾個方面:（1）確定用戶所要求曲面在受載荷下具有怎樣的功能性,建立載荷與用戶所要求功能的聯(lián)系,設(shè)計出一套系統(tǒng),通過優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)分布和孔的間隙率,達到優(yōu)化用戶指定功能的一種個性化設(shè)計,采用以載荷作為輸入的參數(shù),將載荷大小轉(zhuǎn)化成一種權(quán)值的方法來驅(qū)動孔結(jié)構(gòu)分布設(shè)計,。（2）基于測地距離計算在三維網(wǎng)格曲面的維諾圖,借助加權(quán)重心維諾圖性... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

孔結(jié)構(gòu)設(shè)計在產(chǎn)品制造領(lǐng)域的應(yīng)用

2的孔隙結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)功能化產(chǎn)品設(shè)計，在提高了孔結(jié)構(gòu)設(shè)計效率和設(shè)計的直觀性的同時，也大大降低用戶操作的復(fù)雜性，豐富了產(chǎn)品設(shè)計制造。圖1.2曲面載荷、孔結(jié)構(gòu)分布、物理性能關(guān)系根據(jù)功能需求對載荷下的網(wǎng)格曲面孔特征進行主動設(shè)計，實現(xiàn)宏觀尺度結(jié)構(gòu)及形貌特征的協(xié)同設(shè)計與優(yōu)化，存在許多理論和技術(shù)方面的問題，是對數(shù)字化設(shè)計與制造理論新的挑戰(zhàn)。基于受載荷約束下的網(wǎng)格曲面的多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究，當(dāng)前還存在以下幾個難點：（1）如何處理孔結(jié)構(gòu)特征較好約束依附于復(fù)雜的自由網(wǎng)格曲面，快速對網(wǎng)格開孔以及網(wǎng)格融合處理；（2）網(wǎng)格曲面孔結(jié)構(gòu)模型建模，不但要滿足用戶個性化的需求，還應(yīng)當(dāng)盡量減少對網(wǎng)格曲面的破環(huán)程度，保證一定的支撐包裹等物理性能要求同時，設(shè)計出符合人們審美的產(chǎn)品。（3）網(wǎng)格曲面上的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，載荷約束和孔結(jié)構(gòu)幾何約束的關(guān)系沒有較好的明確定義，難建立優(yōu)化模型以滿足用戶需求設(shè)計。

31.2相關(guān)研究現(xiàn)狀1.2.1網(wǎng)格曲面上孔結(jié)構(gòu)設(shè)計孔結(jié)構(gòu)設(shè)計依照其所在的區(qū)域，可以分為在網(wǎng)格模型體內(nèi)和在網(wǎng)格模型表面這兩種，本文主要研究的是在網(wǎng)格曲面上的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計。Schumacher等人[1]提出了一種類似于藝術(shù)剪紙的形式對曲面孔結(jié)構(gòu)的方法，用戶首先創(chuàng)建一個裝飾圖案用于美學(xué)孔洞模型設(shè)計，這種裝飾圖案由一系列的模板圖案組成，這些模板按照紋理貼圖[2-5]的形式，將2D紋理參數(shù)化映射到目標(biāo)網(wǎng)格曲面生成3D紋理[6-9]，在網(wǎng)格曲面構(gòu)建能量分布函數(shù)的形式，能量函數(shù)是為了優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)美觀、穩(wěn)定和材料效率而設(shè)計的。通過迭代優(yōu)化能量函數(shù)，達到實現(xiàn)結(jié)合美學(xué)和孔結(jié)構(gòu)的功能性目標(biāo)的優(yōu)點的網(wǎng)格孔洞建模設(shè)計，但是該方法對紋理參數(shù)化映射有較強的依賴性，只能是適用于不太復(fù)雜的網(wǎng)格曲面，如圖1.3所示。圖1.3人體工學(xué)椅子設(shè)計胡俊等人[10]提出構(gòu)建曲面平滑方向場作為場向分布設(shè)計，利用參數(shù)化邊界環(huán)對網(wǎng)格曲面挖孔處理，為陣列排布設(shè)計[11-13]提供了新的方法�？锥次恢玫姆植际歉鶕�(jù)兩組兩組等值分布線相交的位置確定的，由于所實現(xiàn)的曲面孔結(jié)構(gòu)是通過陣列的形式設(shè)計的，孔洞的位置都是均勻分布的，而且

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]STL格式文件拓撲重建及快速切片算法研究[J]. 楊光,劉偉軍,王維,田鳳杰.  現(xiàn)代制造工程. 2009(10)
[7]STL數(shù)據(jù)快速拓撲重建關(guān)鍵算法[J]. 戴寧,廖文和,陳春美.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2005(11)
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碩士論文
[1]網(wǎng)格曲面上幾何特征陣列式設(shè)計及應(yīng)用[D]. 胡俊.華僑大學(xué) 2018



本文編號：3471898