發(fā)布時間：2021-11-02 11:31

　　孔結構特征在人們的生活中隨處可見,在曲面上根據孔結構的陣列設計也特別地多,如運動鞋面上的透氣孔和北京鳥巢建筑設計等,除了可以減少材料的使用,曲面孔結構設計還應能夠根據曲面所受外界載荷因素驅動孔結構陣列特征的分布,滿足用戶期望的具有功能性網格孔結構,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),它能根據在載荷約束下的曲面上,通過優(yōu)化孔結構分布和孔的間隙率,使網格曲面具有一定的功能性,同時兼顧美學、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。本文針對自由網格曲面上孔結構陣列式分布設計中存在的若干難點進行研究,主要研究內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,設計出一套系統(tǒng),通過優(yōu)化孔結構分布和孔的間隙率,達到優(yōu)化用戶指定功能的一種個性化設計,采用以載荷作為輸入的參數,將載荷大小轉化成一種權值的方法來驅動孔結構分布設計,。（2）基于測地距離計算在三維網格曲面的維諾圖,借助加權重心維諾圖性... 

【文章來源】：華僑大學福建省

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

孔結構設計在產品制造領域的應用

2的孔隙結構，可以實現功能化產品設計，在提高了孔結構設計效率和設計的直觀性的同時，也大大降低用戶操作的復雜性，豐富了產品設計制造。圖1.2曲面載荷、孔結構分布、物理性能關系根據功能需求對載荷下的網格曲面孔特征進行主動設計，實現宏觀尺度結構及形貌特征的協(xié)同設計與優(yōu)化，存在許多理論和技術方面的問題，是對數字化設計與制造理論新的挑戰(zhàn)�；谑茌d荷約束下的網格曲面的多孔結構設計方法研究，當前還存在以下幾個難點：（1）如何處理孔結構特征較好約束依附于復雜的自由網格曲面，快速對網格開孔以及網格融合處理；（2）網格曲面孔結構模型建模，不但要滿足用戶個性化的需求，還應當盡量減少對網格曲面的破環(huán)程度，保證一定的支撐包裹等物理性能要求同時，設計出符合人們審美的產品。（3）網格曲面上的孔結構設計，載荷約束和孔結構幾何約束的關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計。

31.2相關研究現狀1.2.1網格曲面上孔結構設計孔結構設計依照其所在的區(qū)域，可以分為在網格模型體內和在網格模型表面這兩種，本文主要研究的是在網格曲面上的孔結構設計。Schumacher等人[1]提出了一種類似于藝術剪紙的形式對曲面孔結構的方法，用戶首先創(chuàng)建一個裝飾圖案用于美學孔洞模型設計，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紋理參數化映射到目標網格曲面生成3D紋理[6-9]，在網格曲面構建能量分布函數的形式，能量函數是為了優(yōu)化孔結構美觀、穩(wěn)定和材料效率而設計的。通過迭代優(yōu)化能量函數，達到實現結合美學和孔結構的功能性目標的優(yōu)點的網格孔洞建模設計，但是該方法對紋理參數化映射有較強的依賴性，只能是適用于不太復雜的網格曲面，如圖1.3所示。圖1.3人體工學椅子設計胡俊等人[10]提出構建曲面平滑方向場作為場向分布設計，利用參數化邊界環(huán)對網格曲面挖孔處理，為陣列排布設計[11-13]提供了新的方法。孔洞位置的分布是根據兩組兩組等值分布線相交的位置確定的，由于所實現的曲面孔結構是通過陣列的形式設計的，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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[3]采用半邊編碼的三角網格拓撲數據結構[J]. 張應中,謝馥香,羅曉芳,王欽瑞.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2016(02)
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[5]網格曲面上測地B樣條曲線交互操作與重用[J]. 劉斌,韓林,林俊義,黃常標,江開勇.  機械工程學報. 2012(09)
[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.  現代制造工程. 2009(10)
[7]STL數據快速拓撲重建關鍵算法[J]. 戴寧,廖文和,陳春美.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2005(11)
[8]STL格式文件的拓撲重建方法研究[J]. 張翔,廖文和,程筱勝,戴寧,安濤.  機械科學與技術. 2005(09)

碩士論文
[1]網格曲面上幾何特征陣列式設計及應用[D]. 胡俊.華僑大學 2018



本文編號：3471898