基于剛架模型的復(fù)雜多曲面光滑協(xié)調(diào)變形算法研究.pdf

1、幾何造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)的核心內(nèi)容，而曲面變形則是幾何造型技術(shù)的重要組成部分。目前，自由曲面已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車等工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)中，然而為了滿足其具體的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)常需要對相關(guān)曲面進(jìn)行反復(fù)編輯和不斷修改。因此，實(shí)用的曲面變形技術(shù)對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期具有重要意義，也是數(shù)字化產(chǎn)品快速開發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對復(fù)雜曲面的光滑協(xié)調(diào)變形問題進(jìn)行了相關(guān)算法研究，其主要的研究工作和研究成果如下：

2、>　　提出了基于剛架變形原理的單張B樣條曲面載荷驅(qū)動變形算法。單張曲面有時可以較好的表達(dá)某些簡單外形的產(chǎn)品形狀，本文首先研究基于剛架模型的單張曲面外載荷驅(qū)動下的變形算法，包括剛架模型的建立、載荷變化對產(chǎn)品外形的影響、曲面形狀改變的可預(yù)測性等問題，同時也為后續(xù)復(fù)雜曲面的光滑協(xié)調(diào)變形算法研究做理論準(zhǔn)備。
　　提出了基于剛架變形原理的單張B樣條曲面約束變形算法。將曲面變形設(shè)計(jì)的要求抽象為幾何上的約束(點(diǎn)約束、點(diǎn)與法矢約束、等參線約束等)

3、，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，反算出哪些節(jié)點(diǎn)上應(yīng)該施加載荷及載荷大小及方向，使變形后的曲面形狀最優(yōu)且滿足給定的幾何約束。
　　提出了基于剛架變形原理的復(fù)雜多曲面光滑協(xié)調(diào)變形算法。在單張曲面變形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對復(fù)雜多張曲面拼接構(gòu)成的產(chǎn)品進(jìn)行變形研究，通過曲面片之間的控制頂點(diǎn)網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系的合并與斷裂，建立相應(yīng)的多張曲面的剛架模型，利用有限元方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面在外載荷驅(qū)動下和幾何約束條件下的變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，使變形后的曲面不僅達(dá)到“精變”效