本文關(guān)鍵詞：基于STL文件的邊界建模軟件改進(jìn)研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及國家戰(zhàn)略的指導(dǎo),多年來我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平一直在穩(wěn)步提升。在農(nóng)業(yè)機(jī)械化的大規(guī)模開展中,糧食收割過程中造成的損失已經(jīng)不可忽視,因此設(shè)計制造一個高效率的農(nóng)機(jī)部件的重要性不言而喻。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計中,通常以現(xiàn)有經(jīng)驗為指導(dǎo)通過手工計算繪圖等方式對機(jī)械零部件進(jìn)行設(shè)計制造,盡管設(shè)計的結(jié)果在剛強(qiáng)度等方面可以滿足要求,但由于經(jīng)驗性和盲目性,不僅設(shè)計制造的周期較長,而且設(shè)計的準(zhǔn)確性差,不能達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果�，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中,通過計算機(jī)輔助設(shè)計可以減少設(shè)計勞動量、提高設(shè)計速度和設(shè)計質(zhì)量,并且利用計算機(jī)仿真技術(shù)對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行模擬仿真,若不符合預(yù)期效果,則可以進(jìn)行快速地修改再出圖,最后可以將符合要求的產(chǎn)品模型輸入到數(shù)控加工的設(shè)備里,加工出精確的產(chǎn)品來。在對農(nóng)業(yè)機(jī)械部件進(jìn)行模擬仿真時,是在模擬參數(shù)設(shè)置下利用離散元法對顆粒與顆粒之間、顆粒與機(jī)械部件之間的相互力學(xué)作用進(jìn)行研究分析,根據(jù)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律,使得顆粒與機(jī)械部件按照指定的方式運(yùn)動,達(dá)到模擬真實情況的目的。在此之前的一個重要過程是,對機(jī)械部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,建立其邊界模型,邊界模型的質(zhì)量直接影響到后面仿真計算的準(zhǔn)確性。為了對各種復(fù)雜的農(nóng)機(jī)部件進(jìn)行準(zhǔn)確的邊界建模,同時為了擺脫在基于CAD軟件的二次開發(fā)中對特定軟件的依賴,建立不同CAD平臺邊界建模的通用方法,課題組采用了基于STL文件進(jìn)行邊界建模這一方法。本文在課題組的前期工作基礎(chǔ)上,對邊界建模軟件進(jìn)行了一些優(yōu)化,并且增加了一些用戶友好的新功能,使得整個邊界建模軟件更加完善。新軟件同時提供了對于兩種類型的STL文件的讀取,程序可以自動判斷讀取的文件類型并正確讀取文件內(nèi)容。在建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時,為多個分離實體的情形提供處理方案,提高了程序的邊界提取能力。在合并共面過程中,提供了角度控制來間接保證網(wǎng)格劃分的精度。在網(wǎng)格劃分過程中,為了某些特定情形下的需要,增加了均勻網(wǎng)格的生成。實體模型的網(wǎng)格劃分結(jié)束后,通常需要為某些部件增加運(yùn)動屬性或材料屬性,用戶可以根據(jù)合并共面時的平面編號來為整個實體模型邊界或其中一部分邊界增加屬性,從而提供更真實的模擬效果。雖然經(jīng)過完善的基于STL文件的邊界建模軟件可以對實體模型提供正確的邊界建模,但還存在一些性能上的問題。對于復(fù)雜的實體模型,其網(wǎng)格劃分速度往往比較慢,用戶在界面處的等待時間過長。針對此問題,本文做了兩方面改進(jìn):一方面開啟一個后臺工作者線程來完成整個建模過程,使得用戶在等待過程中仍然可以對未劃分完成的界面進(jìn)行操作。另一方面,對于主要耗時的網(wǎng)格劃分部分利用Open MP進(jìn)行多核并行來完成,縮短了網(wǎng)格劃分的時間,提高了軟件的邊界建模效率。同時,隨著軟件功能需求的不斷增長,本文增加了邊界的導(dǎo)出與導(dǎo)入功能,使得在對同一實體模型的多次仿真計算中可以利用原有邊界及屬性,省去邊界建模的整個過程,為用戶提供了方便。同時還利用Open GL技術(shù)提供了對模型邊界的顯示方式以及邊界顏色和透明度的設(shè)置功能,使得仿真效果更佳真實美觀,提供了良好的用戶體驗。最后,在完成對軟件的改進(jìn)完善后,對本文所做的工作進(jìn)行了測試驗證。結(jié)果表明,軟件對改進(jìn)后的結(jié)果以及新添加的功能均達(dá)到了預(yù)期效果,因此本文對基于STL文件的邊界建模軟件的改進(jìn)是有效的。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S220;TP391.7

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2 宋子星;三維離散元邊界建模方法的改進(jìn)研究[D];吉林大學(xué);2015年

3 寇幸幸;基于Pro/ENGINEER軟件的三維離散元法邊界建模研究[D];吉林大學(xué);2007年

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本文編號：1293468