基于灰色预测GM(1,1)模型的网格孔洞填补算法

针对三角网格曲面中存在的孔洞提出了一种填补算法.在空洞曲面的投影平面上,每次寻找孔洞多边形最小内角所在顶点,用GM(1,1)模型在孔洞内部插入新点,构造三角形并生成新的孔洞边界多边形,直到所有的孔洞边界多边形全部处理完.最后将平面三角面片返回到三维空间并用基于径向基函数的平滑算法对其进行平滑处理.实例表明用本算法进行孔洞填补能避免出现错误和狭长的三角形,而且和原孔洞边界能光滑连接,对曲率变化较大的孔洞也能得到满意的填补结果.     

面向四面体网格生成的曲面Delaunay三角化算法

提出了一种曲面域Delaunay三角网格的直接构造算法。该算法在曲面网格剖分的边界递归算法和限定Delaunay四面体化算法的基础上,利用曲面采样点集的空间Delaunay四面体网格来辅助曲面三角网格的生成,曲面上的三角网格根据最小空球最小准则由辅助四面体网格中选取,每个三角形都满足三维Delaunay空球准则,网格质量有保证,并且极大的方便了进一步的曲面边界限定下的Delaunay四面体化的进行。     

基于神经网络的三角形网格智能重建

探讨了曲面密集三维散乱点数据的三角网格智能重建方法。建立了基于自组织特征映射神经网络的三角网格构建模型。该模型利用神经元对曲面散乱点的学习和训练来模拟曲面上的点与点之间的内在关系,结点连接权矢量集作为对散乱点集的工程近似化并重构曲面样本点的内在拓扑关系,实现曲面密集三维散乱点数据的自组织压缩。按六角形阵列侧抑制邻区训练调整网络神经元权重矢量,使网络输出层结点呈六角形阵列分布,可实现测量点集压缩后的Delaunay三角逼近剖分。计算机仿真实验表明,所建神经网络模型可以实现期望规模和精度的三角网格剖分并有效保持原数据点集的拓扑特征。     

动态隐式曲面高质量三角化

提出了一种新的动态隐式曲面的快速、高质量绘制方法。该方法首先用粒子分裂和漂移实现隐式曲面均匀采样,然后用滚球法(BPA)法对均匀采样点进行快速三角化,最后用细分法对重建网格进行细分,从而得到高质量的隐式曲面多边形化模型。对于动态变化的隐式曲面,该方法充分利用变化前后的连贯性,实现动态隐式曲面的快速绘制。     

深度图像合成的主次缝合线方法

在提出“主次缝合线”概念的基础上,本文研究了一种新的深度图像合成算法,本算法首先找到位于两个视图上的“主缝合线”MSL和“次缝合线”SSL。局部三角化MSL和SSL上的采样点并结合两个视图中保留区域内的三角化网格,就可得到两个视图对物体的无冗余表达,文章最后对算法的复杂度进行了分析并用实验加以验证。     

火箭发动机喷流辐射场可视化

喷流的红外辐射特性是火箭发动机的重要目标特性,喷流辐射场的可视化对于导弹的预警和探测识别有重要意义。首先,采用将矩形网格三角化的方法,对网格序列法和局部多边形填充法进行了改进,该算法将矩形网格分成4个三角形,然后在三角形内进行等值线的绘制和云图的填充。其次,介绍了3DS模型的文件格式,并编程实现了3DS模型的读取与重绘。最后．在VC＋＋6．0下基于OpenGL编写了可视化软件,实现了火箭发动机喷流辐射场的等值线、云图的绘制并导入3DS格式的喷管模型结合显示。验证了算法的可行性。     

采用拓扑和几何调整的球面三角网格质量优化

以球面三角网格为研究对象,通过对三角网格进行拓扑优化和对顶点进行几何位置调整,实现了网格的质量优化。首先给出了球面三角网格顶点度的理想值,通过调整网格顶点的度使其达到这一理想值而实现了拓扑优化;然后使用离散点光滑插值（DSI）方法实现了对网格顶点的几何位置调整。最后对算法进行了验证。     

基于径向基函数的点云岛屿孔洞自动修复

研究了利用点云获得的模型的孔洞修复,针对目前主要通过人工修复带有岛屿面片的孔洞耗时较长的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)自动修复岛屿孔洞的方法。该方法首先利用最小权重三角化法修复模型主体上的孔洞,其次计算模型主体上孔洞与岛屿面片的相关性,利用模型主体上孔洞和与其相关岛屿面片周围点来计算径向基函数,最后将粗修复后细分的点调整到径向基函数描述的曲面上。实验表明,与其他方法相比,该方法能快速、准确地修复缺陷模型。     

一种基于单调多边形的三角剖分算法

提出了一种基于单调多边形三角化算法,被三角化的多边形可以含有任意个内孔。先根据边界y（x）方向的局部极值顶点作水平（垂直）分割线,将多边形划分成单连通y（x）单调多边形,然后再将各单调多边形三角化。算法考虑了各种几何奇异情况,因此比较稳定。     

基于球面三角网格逼近的等距曲面逼近算法

给出了一种基于球面三角网格逼近的等距曲面逼近新算法。利用三角网格逼近基球面,然后计算此三角网格按中心沿在曲面扫凉而成空间区域的边界作为等距曲面的逼近。该算法计算简单,方便地解决了整体误差问题,而且所得到的逼近曲面是与原曲面同次数的NURBS曲面。     

多裁剪曲面的三角划分算法

提出一种新的多裁剪曲面三角划分的方法。把裁剪曲面展开,得到曲面的平面展开图。在平面展开图内进行三角划分,把三角形上点的拓扑关系映射到裁剪曲面,生成三角网格。由于平面展开图上两点的欧氏距离接近这两点在裁剪曲面上的测地距离,所以生成的三角网格保持了平面展开图中三角形的形态,解决了在参数域内进行三角划分所产生的狭长三角形的问题。此外,还提出了一种对带孔的平面散乱点进行三角划分的办法,有效的防止了划分网格出现裂缝和覆盖等现象。     

三维编织复合材料孔边特性的工程计算及分析

三维编织复合材料的研究中, 实际工程常用的带孔结构缺乏理论分析方法。在分析三种不同制孔工艺的基础上, 研究了三维编织复合材料的孔边特性, 提出了一种工程计算方法。先根据孔边纱线几何构型分析计算出制孔影响范围, 再进行孔边单元体物理性能计算, 然后用有限元方法对孔边区域进行建模计算。用此种方法对典型件进行分析计算, 并做试验验证, 试验结果与理论分析的规律性一致。在此研究基础上, 提出了一些设计、制造三维编织带孔件的工程建议。     

基于扩展等几何分析和混沌离子运动算法的带孔结构形状优化设计

为了解决带孔结构形状优化问题,提出了一种将扩展等几何分析方法和混沌离子运动算法相结合的优化求解模式。针对带孔结构的力学计算,采用扩展等几何分析方法,以几何体外轮廓划分背景网格,利用非均匀有理B样条描述带孔边界,其中在劲度矩阵组装过程中,孔内区域不做积分。另外,为获得高精度的积分计算,与孔边界相关的单元采用自适应四叉树细化规则。在优化模型中,以描述结构形状的控制点作为设计变量,以结构质量最小作为优化目标;利用离子运动优化算法代替传统的敏感性移动渐进法对优化模型进行求解。带孔无限平板算例的扩展等几何分析计算结果和转矩臂结构优化算例的计算结果证明了本文方法的有效性。     

金属表面腐蚀孔的矩形模拟算法

为准确计算金属材料表面腐蚀孔的参数,以高压阳极铝箔在直流电侵蚀下形式的表面腐蚀孔为例,提出了一种根据腐蚀孔形状特征设计的矩形模拟算法。利用计算机图像处理技术,提取腐蚀并孔轮廓上的特征凹点,将这些点根据算法进行矩形模拟,从而达到在试样腐蚀孔图像上用矩形块来模拟腐蚀孔的目的。通过试验证明该算法有较好的效果,可为下一步的分析研究工作提供依据。     

离散数据中的孔洞修补

为给后续曲面重构提供完整的数字化型面，必须对数字化过程中形成的孔洞进行修补。根据孔洞所在部位与周围曲面之间具有一定连续性的事实，提出了一种基于局部离散数据点的孔洞修补方法。即先根据孔洞周围的局部离散点来建立一张曲面片，然后采用面上取点的策略补出孔洞部位所缺的点。试验结果表明，用该方法修补后的点，不仅具有比较高的精度，而且与周围点之间具有良好的连续性，非常适合后续工作的需要。     

Using internal fibre geometry to improve the performance of pin-loaded holes in composite materials

The anisotropic nature of fibre reinforced composites leads to large stress concentrations around pin-loaded holes through standard weave cloths. Proper understanding of how this anisotropic nature affects the load distribution around holes can be utilised to reduce these concentrations if sufficient thought is given to the internal fibre geometry near to the hole. Such local reinforcements need not be highly complex and can be readily produced without excessive effort, producing significant improvements in performance.     

A new approach to enhancement of fatigue life of rail-end-bolt holes

The object of this paper is bolted joint railroads as the accent is put on the material behaviour around the bolted holes. The fatigue failure around rail-end-bolt holes is particularly dangerous, since it leads to derailment of trains and consequently, to inevitable accidents. Moreover, the cracking at rail-ends, which starts from bolt hole surface, causes premature rails replacement. It is well-known that the presence of residual compressive hoop stresses around the bolted holes closes the existing first mode cracks and impedes the formation of new ones and thereby extends the fatigue life of the holed components. In this article a new approach to enhancement of fatigue life of rail-end-bolt holes has been developed on the basis of a novel method and tool for cold expansion (CE) of holes, patented by the authors. The major advantage of the method is in imparting around the holes of beneficial residual compressive hoop stresses which are symmetric toward the middle longitudinal plane of the rail and thus the axial stress gradient is minimum. The developed approach consists in setting and solving a multi-objective optimization task of the CE of the rail-end-bolt holes. Because of the specificity of the studied problem, the optimal solution has been found by finite element (FE) simulations. For that purpose generalized FE model of the object has been developed. Through this model the critical point around the outside holes has been localized and the cycle of variation of hoop stresses has been determined taking into consideration assembly stresses. On the basis of adapting the generalized FE model of the rail joint to simulating the CE process, a comparison between the cases with and without CE of rail-end-bolt holes has been made. On this basis the optimal degree of CE and the successive hole treatment have been found. After simulating the CE process by the determined optimal degree of CE, the beneficial effect of implementing the new approach has been proved.     

Bearing behavior of triaxially braided flat and tubular composites

An experimental study was carried out to evaluate the bearing behavior of glass fiber reinforced epoxy composites made from the triaxial braiding process. The bearing strengths of braided and machined holes in flat as well as tubular samples were compared. The effects of specimen geometry, braid angle, and specimen consolidation condition were investigated. Comparison between specimens with braided and machined holes indicated a higher bearing capacity for the braided joint hole compared with the machined one in tubular specimens whose thickness was not precisely controlled. For flat samples with uniform thickness, the braided hole showed similar or even lower bearing capacity compared with the machined hole, possibly due to the disturbance in fiber arrangement around the braided hole.