發(fā)布時間：2017-06-08 11:15

  本文關(guān)鍵詞：異質(zhì)材料零件的CAD建模理論與技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代制造業(yè)對產(chǎn)品的性能要求愈來愈高,由單一材料構(gòu)成的零件己經(jīng)難以滿足產(chǎn)品對零件的功能或性能需求。近年來,人們提出了“異質(zhì)材料零件”的概念,是指零件內(nèi)部由多種材料連續(xù)或非連續(xù)分布而構(gòu)成的功能性零件。本論文針對異質(zhì)材料零件的CAD模型進(jìn)行材料與結(jié)構(gòu)的并行設(shè)計,研究空間微四面體重構(gòu)的算法,為異質(zhì)材料零件的一體化設(shè)計與制造提供有效的方法,為其進(jìn)一步的工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 基于快速成型技術(shù)領(lǐng)域的彩色STL模型一一三維模型的一種數(shù)據(jù)格式,采用以細(xì)化STL模型的網(wǎng)格節(jié)點為基礎(chǔ)的空間點云數(shù)據(jù)集,使得異質(zhì)材料零件模型的幾何重構(gòu)過程迅速、精確且保證了數(shù)據(jù)的有序存儲。根據(jù)零件功能要求用單色STL模型數(shù)據(jù)表示幾何結(jié)構(gòu)和用色彩信息表示材料信息進(jìn)行零件的并行設(shè)計。 這種建模方法利用“材料切片”的概念,按照空間點云數(shù)據(jù)集映射至每個材料切片的方式進(jìn)行二維切片的材料定義；建立了材料切片與物理切片的對應(yīng)關(guān)系,使得定義的每層材料切片可直接利用CMYK的三維打印方式進(jìn)行數(shù)字化的加工,為異質(zhì)材料零件的CAD/CAM一體化奠定了基礎(chǔ)。 針對異質(zhì)材料零件CAD模型的數(shù)據(jù)處理與分析問題,主要研究了基入Delaunay逐點加入算法完成空間微四面體的重構(gòu)過程的相關(guān)算法,總體設(shè)計流程及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等,保證了模型構(gòu)建過程中的正確性和完整性。 本論文依托課題組構(gòu)建的一套完整的三維打印成型系統(tǒng),基于Magics RP軟件輸出的彩色STL模型,建立了每層切片內(nèi)的各成型材料信息與微型噴頭之間的對應(yīng)關(guān)系,實現(xiàn)了噴頭噴射動作的數(shù)字化控制。采用微滴噴射技術(shù)和快速成型技術(shù)的異質(zhì)材料零件并行設(shè)計與制造方法,具有逐點材料精確噴射／堆積的特性,為異質(zhì)材料零件的制作提供了一種可能手段,并且能將材料的制備和零件的制造統(tǒng)一起來,為異質(zhì)材料零件的數(shù)字化設(shè)計與快速精確制造的一體化提供了一種新型模式。 在開發(fā)的異質(zhì)材料零件成型系統(tǒng)上進(jìn)行的測試結(jié)果顯示,本建模方法可有效解決含有多種材料的異質(zhì)材料零件的材料定義問題,并在多種非規(guī)則材料分布的定義方面顯現(xiàn)出其較為柔性的特點。對異質(zhì)材料零件的建模與成型進(jìn)行了實施與驗證,論文對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了分析與處理。 論文最后總結(jié)了所做的主要工作和創(chuàng)新點,并對未來的研究方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：異質(zhì)材料零件 空間點云數(shù)據(jù) 空間微四面體 快速成型 三維打印
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 論文研究的背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢10-13
• 1.2.1 異質(zhì)材料零件的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 異質(zhì)材料零件的研究發(fā)展方向12-13
• 1.3 課題研究內(nèi)容及其意義13-15
• 1.4 論文主要工作及內(nèi)容安排15-16
• 第2章 異質(zhì)材料零件的基礎(chǔ)研究16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 異質(zhì)材料零件設(shè)計與制造流程16-17
• 2.3 異質(zhì)材料零件建模方法17-21
• 2.3.1 空間點云模型18-19
• 2.3.2 STL模型數(shù)據(jù)表示19-20
• 2.3.3 三維模型的構(gòu)建20-21
• 2.4 Delaunay三角剖分算法的研究21-24
• 2.4.1 Voronoi圖22-23
• 2.4.2 Delaunay三角剖分的優(yōu)化準(zhǔn)則23-24
• 2.4.3 Delaunay四面體剖分原理24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于空間點云數(shù)據(jù)的異質(zhì)材料零件數(shù)字化模型25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 異質(zhì)材料零件的數(shù)字化設(shè)計25-26
• 3.3 異質(zhì)材料零件的幾何模型表示26-29
• 3.3.1 外輪廓幾何表示及STL模型細(xì)化27
• 3.3.2 異質(zhì)材料模型的輪廓節(jié)點獲取27-28
• 3.3.3 空間微四面體的構(gòu)造28-29
• 3.4 異質(zhì)材料零件的材料建模表示29-31
• 3.4.1 特征節(jié)點的獲取29
• 3.4.2 材料特征節(jié)點定義29-30
• 3.4.3 節(jié)點間線性插值算法30-31
• 3.5 應(yīng)用實例31-33
• 3.6 本章小結(jié)33-35
• 第4章 空間微四面體重構(gòu)的算法實現(xiàn)35-49
• 4.1 引言35
• 4.2 程序總體流程35-38
• 4.2.1 算法設(shè)計35-36
• 4.2.2 隨機(jī)擾動36-37
• 4.2.3 超四面體的生成37-38
• 4.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)38-41
• 4.3.1 基本數(shù)據(jù)類型的定義38-39
• 4.3.2 數(shù)據(jù)處理39-41
• 4.4 函數(shù)介紹41-45
• 4.4.1 四面體信息41
• 4.4.2 約束信息41-42
• 4.4.3 信息存儲42
• 4.4.4 Delaunay三角化的核心算法42-43
• 4.4.5 約束邊和約束面的檢測和恢復(fù)43-44
• 4.4.6 后續(xù)數(shù)據(jù)處理函數(shù)44-45
• 4.5 Delaunay三角剖分的實現(xiàn)45-46
• 4.6 應(yīng)用實例46-48
• 4.7 本章小結(jié)48-49
• 第5章 異質(zhì)材料零件的成型實驗及結(jié)果分析49-62
• 5.1 引言49-50
• 5.2 異質(zhì)材料零件的模型設(shè)計50-53
• 5.2.1 彩色STL模型50
• 5.2.2 異質(zhì)材料零件幾何信息與材料信息的并行設(shè)計50-51
• 5.2.3 材料噴射控制51-52
• 5.2.4 數(shù)據(jù)加工流程52-53
• 5.3 基于微滴噴射技術(shù)的成型方法53-54
• 5.4 成型制造軟件54-58
• 5.4.1 功能模塊組成54-56
• 5.4.2 三維打印機(jī)加工軟件56-58
• 5.5 實驗結(jié)果及分析58-61
• 5.5.1 實驗過程58-60
• 5.5.2 結(jié)果分析60-61
• 5.6 本章小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 論文總結(jié)62-63
• 6.2 研究展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊欽,徐永安,陳其明,譚建榮;三維約束Delaunay三角化的研究[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2000年08期

2 蔡中義,李明哲;散亂分布數(shù)據(jù)曲面重構(gòu)的光順-有限元方法[J];軟件學(xué)報;2003年04期

3 楊睿;賈振元;郭東明;;理想材料零件材料信息表述及處理的研究[J];中國機(jī)械工程;2006年02期

  本文關(guān)鍵詞：異質(zhì)材料零件的CAD建模理論與技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：432363