CAD模型三角网格优化算法

针对工业产品设计过程中的一个实际问题——如何高质量地将连续的CAD模型转换为离散的三角网格模型,提出一种基于Creo二次开发平台与几何特征保持的CAD模型的三角网格优化算法.首先基于Creo的二次开发平台构建CAD模型的特征点集;然后通过逐面网格化构建每个面的网格模型,通过网格模型逼近得到一个初始三角网格模型;最后结合CAD模型的几何特点改进RAR网格优化算法局部算子的适用性条件,使用改进算法对初始三角网格模型进行网格优化.将算法集成于Creo 2.0软件中,以3个工业零件的CAD模型为数据开展实验,结果表明,该算法构建的初始网格模型与原始几何模型逼近程度好,优化的网格模型具有较好的性能参数.     

基于半边结构的STL文件快速拓扑算法

针对三维模型转换为STL文件后会丢失三角面间的拓扑关系,在对STL格式文件进行读取和分析时,提出了一种基于半边结构和哈希表的快速拓扑重构算法。在读取数据过程中,通过哈希表建立无重复位置信息的点表,并在其中维护一个未添加邻接面的半边集合。依据该集合和拓扑算法完善面的拓扑关系,实现在读取数据的过程中快速建立面的拓扑关系。     

基于面匹配的模型相似性度量方法

为了准确地衡量两个模型的相似程度,提出了一种基于面匹配的模型相似性计算方法.使用面邻接图表示模型的拓扑结构,根据面的组成边数来构造两个模型之间的面匹配矩阵,同时,使用贪心算法来计算模型之间的相似性.在实验中,使用所提方法来度量目标CAD模型和源CAD模型之间的相似程度.实验结果表明,该方法能够有效地衡量模型之间的差异.     

基于回转面归并的CAD模型局部检索算法

针对不同CAD系统对包含回转面的同一零件的B-rep模型表示存在拓扑和几何上的差异,导致基于图匹配的三维CAD模型局部检索不能有效检索局部结构这一问题,提出一种基于回转面归并的局部检索算法。首先从用户输入的局部结构和待匹配的CAD模型中识别出由两个半面组成的回转面,利用欧拉操作将两个半面归并成一个整面。然后分别建立局部结构和待匹配的CAD模型的属性邻接图,则局部检索问题被转换成子图同构问题。最后利用CAD模型的面特征将图顶点有效地细分,并根据已匹配顶点之间的邻接关系动态裁剪搜索空间,实现了快速的同构匹配。实验结果表明,该算法能消除不同CAD系统生成模型的拓扑异构,实现局部结构的准确匹配,并且检索的效率满足实际要求。     

基于T-Spline的全自动几何拓扑修复方法

从高质量曲面网格生成的需求出发,提出了一种基于T-Spline的全自动几何拓扑修复方法.本文方法创新性主要可归纳为:1）对原有计算机辅助设计（Computer aided design,CAD）几何模型不进行任何修改保留其本真,自动识别CAD几何模型中常见不必要的几何特征,成功解决了CAD几何模型中存在的几何瑕疵,如短边、窄面、退化边、退化面、非连续光滑边界及尖锐特征等,利用新生成的"虚边"、"虚面"处理几何瑕疵,同时通过虚拓扑重构CAD几何模型的B-Rep;2）开发了一套CAD/CAE集成系统,统一了几何模型与计算分析模型,实现计算机辅助工程（Computer aided engineering,CAE）与CAD两者的无缝集成,所有拓扑修复操作及后续CAE分析计算均在同一环境下进行,避免了几何模型在CAE与CAD系统间进行转换时造成的数据丢失.该方法能够对复杂实体实现全自动几何拓扑修复及网格生成,实验表明,在保证不失真的前提下,修复后的几何模型能够生成质量良好的网格且能降低网格的生成规模,验证了本文方法的实用性和有效性,以满足工程实际分析的需要.     

支持协同CAD的拓扑实体永久命名机制

在特征参数化定义域直接引用B-Rep域中的拓扑实体是以往永久命名方法固有的缺陷。提出了基于特征的解决方案：为特征面建立统一的命名方法，并规定在建模过程中特征面的名字不变；建立拓扑实体与特征面之间的表达关系，在特征参数化定义过程中引用由特征面表达的拓扑面，解决基于特征的协同CAD中拓扑实体永久命名问题；给出提出参考面的概念，用于解决拓扑面、拓扑边分裂和多重交线等问题引起的引用模糊问题。在此基础上，详细讨论了拓扑面、拓扑边匹配的方法。     

复杂结构件CAD模型碎面缺陷自动识别与修正方法

针对复杂结构件数模中常存在碎面缺陷,易导致零件在数控加工自动编程时出现特征识别错误、特征提取困难等问题,提出基于属性邻接图的自动识别与修正方法.首先分析复杂结构件碎面缺陷的特征,给出碎面缺陷的定义;然后建立结构件CAD模型的有效属性邻接图,计算面和边的属性并对图中元素赋值,识别碎面缺陷;再根据碎面的几何类型和几何参数构造相应类型的基面,并对基面进行拟合完成碎面缺陷的修正;最后给出文中方法的实现流程并开发了相应的算法,结合实例证明了该方法的正确性和有效性.文中算法已在CATIA V5平台上实现,并集成在飞机复杂结构件快速数控编程系统中,应用于实际生产,取得了良好的效果.     

面向CAE 的STL 模型三角网格均匀化

提出了一种基于STL数据的有限元网格再生成算法,该算法主要用于CAE工程分析.鉴于CAD模型的网格特征形态不匀称,分布不均匀的特点,对CAD模型进行网格再生成,使其符合CAE工程分析的要求.算法主要由拓扑建立、网格聚类、网格重采样和三角化四部分组成.实验表明该算法能够有效降低三角网格最长边和最短边的比值,使得模型的网格特征形态趋于均匀.     

基于局部历史的拓扑面命名和维护方法

为了提高模型编辑的速度和准确性,本文提出了一种基于局部历史的拓扑面命名和辨识方法。该方法采用了拓扑面变化的动态命名机制,将建模中复杂的拓扑结构变化过程记录在相应的面编码之中。同时,给出了拓扑面演化的动态编码算法来描述面的相交与合并。根据拓扑面的编码可以辨识该面所属的原始特征以及该面演化的过程,从而解决了拓扑面辨识问题。实验结果表明：该方法能够有效地维护拓扑面编码的一致性。     

基于Storm平台的数据恢复节能策略

作为目前主流的大数据流式计算平台之一,Storm在设计之初以性能为目的进行研究而忽视了高能耗的问题,但是其高能耗问题已经开始制约着平台的发展.针对这一问题,分别建立了任务分配模型、拓扑信息监控模型、数据恢复模型以及能耗模型,并进一步提出了基于Storm平台的数据恢复节能策略(energy-efficient strategy based on data recovery in Storm,DR-Storm),包括吞吐量检测算法与数据恢复算法.其中吞吐量检测算法根据拓扑信息监控模型反馈的拓扑信息计算集群吞吐量,并通过信息反馈判断是否终止整个集群内拓扑的任务.数据恢复算法根据数据恢复模型选择备份节点用于数据存储,并通过拓扑信息监控模型反馈的信息判断集群拓扑是否进行数据恢复.此外,DR-Storm通过备份节点内存恢复集群拓扑内的数据,并根据大数据流式计算的系统延迟与能效评估DR-Storm.实验结果表明:与现有研究成果相比,DR-Storm在减少系统计算延迟、降低集群功率的同时,有效节约了能耗.