本文關(guān)鍵詞：基于邊界曲線的細(xì)分曲面控制網(wǎng)格的生成方法研究

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【摘要】：自由曲面是工程應(yīng)用中最復(fù)雜而又經(jīng)常遇到的曲面,如汽車車身、飛機(jī)機(jī)翼和渦輪機(jī)葉片等,都是不能通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式所描述的曲面。在自由曲面正向設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖一般都由外在輪廓曲線體現(xiàn)出來(lái),因此,基于邊界曲線的曲面造型在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。細(xì)分曲面造型技術(shù)由于其不受控制網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制、無(wú)需進(jìn)行不同曲面間光滑拼接、易于在計(jì)算機(jī)上表示等特點(diǎn),經(jīng)常被使用在基于邊界曲線的自由曲面造型中。而初始控制網(wǎng)格的構(gòu)造,是細(xì)分曲面造型中必不可缺的一個(gè)步驟。當(dāng)前存在的大多數(shù)CAD軟件中,初始控制網(wǎng)格通常是由用戶通過(guò)交互編輯操作生成的,它包含了子曲面回路的選擇以及回路內(nèi)繁雜耗時(shí)的手動(dòng)連接節(jié)點(diǎn)過(guò)程,增加了設(shè)計(jì)所需時(shí)間和設(shè)計(jì)過(guò)程中用戶的操作量,影響了曲面造型的效率。目前存在的關(guān)于細(xì)分方法的文獻(xiàn)側(cè)重于不同細(xì)分方法的研究、細(xì)分收斂性光滑性分析及細(xì)分法在光滑曲線曲面造型中的應(yīng)用,很少有文獻(xiàn)致力于初始控制網(wǎng)格的生成過(guò)程。針對(duì)初始控制網(wǎng)格的生成方法進(jìn)行的研究,對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率、節(jié)約設(shè)計(jì)成本有著重要意義。本文提出了一個(gè)基于邊界曲線網(wǎng)絡(luò)的初始控制網(wǎng)格的系統(tǒng)生成方法,以改善當(dāng)前初始控制網(wǎng)格生成研究的不足。該方法包含了三個(gè)步驟:首先,利用輸入曲線的控制多邊形,構(gòu)造初始控制網(wǎng)格的邊界折線網(wǎng)絡(luò),生成的邊界折線網(wǎng)絡(luò)需保持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不變性;然后,在生成的邊界折線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行子曲面回路的搜索,以獲取所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的子曲面回路組合;最后,采用推進(jìn)前沿的方法,在搜索得到的子曲面回路中進(jìn)行網(wǎng)格填充,從而得到整個(gè)模型的初始控制網(wǎng)格。本文的初始控制網(wǎng)格生成方法通過(guò)Java編程得到實(shí)現(xiàn),并在多個(gè)邊界曲線網(wǎng)絡(luò)模型上進(jìn)行了仿真測(cè)試,生成了相應(yīng)的初始控制網(wǎng)格;針對(duì)網(wǎng)格中局部存在的網(wǎng)格單元不規(guī)則、排列不整等問(wèn)題,利用薄板能量方程,對(duì)生成的控制網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化;最后對(duì)生成的控制網(wǎng)格采用Catmull-clark進(jìn)行細(xì)分,得到過(guò)渡光滑并且逼近原曲線網(wǎng)絡(luò)的曲面。通過(guò)對(duì)生成的控制網(wǎng)格質(zhì)量和網(wǎng)格生成效率的分析,證明了本文方法的可行性,以及可有效提高細(xì)分曲面造型的效率,從而闡明了工程意義。
【關(guān)鍵詞】：初始控制網(wǎng)格 邊界曲線網(wǎng)絡(luò) 控制多邊形 子曲面回路 網(wǎng)格填充 細(xì)分曲面
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 背景介紹9-11
• 1.1.2 課題來(lái)源11-12
• 1.1.3 研究意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 自由曲面造型的發(fā)展與現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 細(xì)分曲面初始控制網(wǎng)格的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.3 文獻(xiàn)綜述小結(jié)19-20
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-23
• 1.3.1 課題研究目標(biāo)20-21
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排21-23
• 第2章 邊界曲線網(wǎng)絡(luò)的多邊形逼近方法23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 邊界折線逼近的相關(guān)研究23-25
• 2.3 本文邊界折線逼近方法25-27
• 2.4 邊界折線構(gòu)造過(guò)程的影響因素27-32
• 2.4.1 斷點(diǎn)對(duì)網(wǎng)格生成質(zhì)量的影響及解決方案27-30
• 2.4.2 曲線控制點(diǎn)密度的均勻分布方案30-32
• 2.5 邊界折線測(cè)試結(jié)果32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 子曲面回路的搜索算法研究35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 子曲面回路相關(guān)研究35-38
• 3.3 本文子曲面回路搜索算法38-45
• 3.3.1 回路搜索算法：深度優(yōu)先搜索法38-40
• 3.3.2 子曲面回路的篩選標(biāo)準(zhǔn)40-42
• 3.3.3 遍歷方法42-44
• 3.3.4 線性代數(shù)檢驗(yàn)44-45
• 3.4 測(cè)試結(jié)果與分析45-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 給定邊界區(qū)域的網(wǎng)格填充方法50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 控制網(wǎng)格的相關(guān)研究50-52
• 4.3 本章控制網(wǎng)格生成方法52-57
• 4.3.1 內(nèi)部拓?fù)潢P(guān)系的確定53-56
• 4.3.2 內(nèi)部控制點(diǎn)位置的計(jì)算56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 實(shí)例測(cè)試及分析58-71
• 5.1 引言58
• 5.2 網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)58-61
• 5.3 控制網(wǎng)格生成測(cè)試61-64
• 5.4 網(wǎng)格優(yōu)化64-66
• 5.5 細(xì)分曲面仿真66-69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 第6章 全文總結(jié)與展望71-76
• 6.1 主要研究工作及結(jié)論72-73
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)73-74
• 6.3 研究展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文與專利81-83

【相似文獻(xiàn)】

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2 邵瑾;基于細(xì)分曲面的空間變形方法及其控制網(wǎng)格的生成[D];浙江大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：756630