两种带形状参数的有理Coons曲面

给出了两组带形状参数λ的有理混合函数,并分析了这些函数的性质.基于这些含有参数的有理混合函数,定义了两种带形状参数的有理Coons曲面,称之为RBF_1-Coons双线性和RBF_2-Coons双三次曲面.这些曲面不仅具有Coons曲面的良好边界插值性质,还可以通过调整参数( 的值来改变曲面内部的形状,并讨论了参数λ_1, λ_2对曲面内部凹凸的影响.     

带两个形状参数的四次Bézier曲线的扩展

给出了两组带两个形状参数λ,μ的六次多项式基函数,它们是四次Bernstein基函数的扩展。分析了这两组基函数的性质,基于这两组基分别定义了带形状参数的两类多项式曲线,两类曲线具有与四次Bézier曲线类似的性质,且在控制顶点不变的情况下,可通过改变形状参数的值实现对曲线形状的调整。参数λ,μ具有明显的几何意义。当λ=μ=0时,均退化为四次Bézier曲线。实例表明,论文所采用的方法控制灵活,方便有效。     

带形状参数的二次三角Bézier曲线

给出了二次三角多项式Bézier曲线,基函数由一组带形状参数的二次三角多项式组成.由四个控制顶点生成的曲线具有与三次Bézier曲线类似的性质,但具有比三次Bézier曲线更好的逼近性.形状参数有明确几何意义:参数越大,曲线越逼近控制多边形.曲线可精确表示椭圆弧,还给出了两段三角多项式曲线的G2和C3连续的拼接条件.     

三次Bézier曲线的扩展

给出了一组含有参数λ的四次多项式基函数,是三次Bernstein基函数的扩展;分析了此组基的性质,基于该组基定义了带形状参数的多项式曲线。曲线不仅具有三次Bézier曲线的特性,而且具有形状的可调性和更好的逼近性。参数λ有明确的几何意义:λ越大,曲线越逼近控制多边形,当λ=0时,曲线退化为三次Bézier曲线。还讨论了两段曲线G2拼接条件。     

四次Bézier曲线的两种不同扩展

给出了两组含有参数λ的五次多项式基函数,是四次Bernstein基函数的扩展;分析了这两组基的性质,基于此两组基分别定义了带形状参数的两类多项式曲线。两类曲线不仅具有四次Bézier曲线的特性,而且具有形状的可调性和更好的逼近性。参数λ有明确的几何意义,当λ=0时,两类曲线退化为四次Bézier曲线。实例表明,定义的曲线为曲线/曲面的设计提供了一种有效的方法。     

三次Ball曲线的扩展

给出了一个含有参数λ的四次多项式基函数,它是三次Ball曲线基础函数的扩展.分析了此基函数的性质,基于该组基函数定义了带有形状参数的多项式曲线.曲线不仅具有三次Ball曲线的特性,而且具有形状的可调性和更好的逼近性.参数λ有明确的几何意义:λ越大,曲线越逼近控制多边形;当λ=0时,曲线退化为三次Ball曲线.还讨论了两段曲线C1连续拼接的条件.实例表明,曲线形状随λ的取值不同而发生变化.     

四次Wang-Ball曲线的扩展

给出了一个含有参数λ的五次多项式基函数,是四次Wang-Ball 曲线基函数的扩展.分析了此基函数的性质,基于该组基函数定义了带有形状参数的多项式曲线.曲线具有四次Wang-Ball 曲线的特性,改变参数λ的值,可以调整曲线的形状.当λ=0时,曲线退化为四次Wang-Ball曲线.还讨论了两段曲线C1连续拼接的条件.实例表明,该方法应用于曲线设计是十分有用的.     

带两个形状参数的Bézier曲线

首先将二次Bézier曲线的基函数进行扩展,定义了带两个形状参数的三次多项式基函数,它以二次Bernstein基函数和三次 - 基为特例.再利用德卡斯特里奥算法进行递推,得到了一般次Bézier曲线基函数的扩展,它由个带有形状参数的次多项式组成.基于这组基函数定义了带有两个形状参数的多项式曲线,它以一般次Bézier曲线和次 -Bézier曲线为特例.分析了这组基函数以及由其定义的曲线的性质,给出了形状参数的几何意义和曲线的几何作图法.由于带有两个形状参数,这种曲线具有更加灵活的形状控制能力.     

带两个形状参数的Bézier曲线

首先将二次Bézier曲线的基函数进行扩展,定义了带两个形状参数的三次多项式基函数,它以二次Bérnstein基函数和三次λ-β基为特例。再利用德卡斯特里奥算法进行递推,得到了一般n次Bézier曲线基函数的扩展,它由n＋1个带有形状参数的n＋1次多项式组成。基于这组基函数定义了带有两个形状参数的多项式曲线,它以一般n次Bézier曲线和n＋1次λ-Bézier曲线为特例。分析了这组基函数以及由其定义的曲线的性质,给出了形状参数的几何意义和曲线的几何作图法。由于带有两个形状参数,这种曲线具有更加灵活的形状控制能力。     

三角域上双变量Chebyshev多项式及其与Bernstein基的转换

为了更好的解决三角域上的B6zier曲面在CAGD中的最佳一致逼近问题,构造出了三角域上的双变量Chebyshev正交多项式,研究了与单变量Chebyshev多项式相类似的性质,并且给出了三角域上双变量Chebyshev基和Bernstein基的相互转换矩阵。通过实例比较双变量Chebyshev多项式与双变量Bernstein多项式以及双变量Jacobi多项式的最小零偏差的大小,阐述了双变量Chebyshev多项式的最小零偏差性。     

带多个形状参数的三次均匀B样条曲线的扩展

通过构造两类带多个形状参数的调配函数,生成三次均匀B样条基函数的扩展。基于给出的调配函数定义了两类带多个形状参数的分段多项式曲线。这些曲线具有三次均匀B样条曲线的绝大多数重要性质,能达到GC1或GC2连续。改变形状参数的值可以独立地调控各子段的端点的位置及其切矢的长度,对曲线进行整体或局部调整,甚至直接插值任何所需的控制点。     

构造两个曲面的拼接曲面

给出了当两个待拼接曲面的拼接线具有参数化形式或者可以参数化时,它们之间 G1光滑拼接曲面的构造方法。所得的拼接曲面是由一个空间曲线集定义的,每一条空间曲线由拼接线上的点对确定。并且拼接曲面都是参数曲面,它们的形状可以通过预设的参数很好地调整和控制。作为实例,讨论了两个截口是平面的或非平面的(由两个二次曲面定义)的二次曲面之间的拼接曲面的构造和一般的参数曲面的拼接曲面的构造。     

基于细分模式与能量优化的曲面混合方法

论述了用Catmull-Clark细分曲面及能量优化法对多张三次B样条曲面进行混合的方法。首先引入一种边界拓扑修改的细分规则，可生成逐段光滑的细分曲面，在此基础上构造多张三次B样条曲面的混合曲面，采用能量优化方法求解控制顶点。与现有方法相比，构造的混合曲面形状易于控制，能满足复杂的边界要求，且整个混合曲面除了在有限奇异点处为C^1连续外均达到C^2连续。     

Bezier三角组合曲面的局域设计

 在三角组合曲面的设计中，需要根据曲面间的拼接条件，协调求解曲面的内部控制顶点．在分析Bezier三角组合曲面设计方法的基础上，提出了Bezier三角曲面GC 连续局域设计方法． 内部分割点采用九参数三次曲面设计方法估算，由内部分割点将三角曲面分割为3个子曲面片，通过构造曲面边界的跨界过渡切矢，推导得出了3个分割子曲面的内部控制顶点的代数表达式．应用该方法，可以简化三角组合曲面的设计过程，提高三角组合曲面的设计计算速度．     

Algebraic grid generation on trimmed parametric surface using non‐self‐overlapping planar Coons patch

Using a Coons patch mapping to generate a structured grid in the parametric region of a trimmed surface can avoid the singularity of elliptic PDE methods when only C¹ continuous boundary is given; the error of converting generic parametric C¹ boundary curves into a specified representation form is also avoided. However, overlap may happen on some portions of the algebraically generated grid when a linear or naïve cubic blending function is used in the mapping; this severely limits its usage in most of engineering and scientific applications where a grid system of non‐self‐overlapping is strictly required. To solve the problem, non‐trivial blending functions in a Coons patch mapping should be determined adaptively by the given boundary so that self‐overlapping can be averted. We address the adaptive determination problem by a functional optimization method. The governing equation of the optimization is derived by adding a virtual dimension in the parametric space of the given trimmed surface. Both one‐ and two‐parameter blending functions are studied. To resolve the difficulty of guessing good initial blending functions for the conjugate gradient method used, a progressive optimization algorithm is then proposed which has been shown to be very effective in a variety of practical examples. Also, an extension is added to the objective function to control the element shape. Finally, experiment results are shown to illustrate the usefulness and effectiveness of the presented method. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

CE-Bézier曲面光滑拼接的研究与实现

针对CE-Bézier曲面造型中复杂曲面难以用单一曲面来表示的问题,通过分析CE-Bézier曲线的唯一性,提出了一种新的CE-Bézier曲面的光滑拼接技术。首先,在分析第1类CE-Bézier曲线基函数及其端点性质的基础上,对第1类CE-Bézier曲线的唯一性进行了研究,得出了对于同一条第1类CE-Bézier曲线可以有很多组不相同的控制顶点和形状参数与之对应的结论;其次,利用该结论进一步给出了两相邻第1类CE-Bézier曲面片间G1光滑拼接的一般几何条件,并通过合理地选取形状参数,进一步简化了该曲面的G1拼接条件;最后,给出了第1类CE-Bézier曲面光滑拼接的几何造型实例。实例结果表明,该方法简单、直观、易实现,有效地增强了CE-Bézier方法表达复杂曲线曲面的能力,可广泛地应用于工程复杂曲面的造型系统中。     

三次Ball曲线的两种新扩展

给出了次数分别为3和4的含参数的多项式基,它们都是三次Ball曲线基函数的扩展。基于这两组基函数定义了两类带形状参数的多项式曲线,新曲线不仅具有三次Ball曲线的特征,而且具有形状可调性和比三次Ball曲线更好的逼近性。通过分析新曲线与Bézier曲线之间的关系,得出了形状参数的几何意义,并给出了新曲线的几何作图法。     

Oscillation limits for weighted residual methods applied to convective diffusion equations

Convection–diffusion equations are difficult to solve when the convection term dominates because most solution methods give solutions which oscillate in space. Previous criteria based on the one-dimensional convection–diffusion equation have shown that finite difference and Galerkin (linear or quadratic basis functions) will not give oscillatory solutions provided the Peclet number times the mesh size (Pe Δx) is below a critical value. These criteria are based on the solution at the nodes, and ensure that the nodal values are monotone. Similar criteria are developed here for other methods: quadratic Galerkin with upwind weighting, cubic Galerkin, orthogonal collocation on finite elements with quadratic, cubic or quartic polynomials using Lagrangian interpolation, cubic or quartic polynominals using Hermite interpolation, and the method of moments. The nodal values do not oscillate for collocation or moments methods with Hermite cubic polynomials regardless of the value of Pe Δx. A new criterion is developed for all methods based on the monotonicity of the solutions throughout the domain. This criterion is more restrictive than one based only on the nodal values. All methods that are second order (Δx²) or better in truncation error give oscillatory solutions (based on the entire domain) unless Pe Δx is below a critical value. This value ranges from 2 for finite difference methods to 4·6 for Hermite, quartic, collocation methods.     

The static and free vibration analysis of a nonhomogeneous moderately thick plate using the meshless local radial point interpolation method

A meshless local radial point interpolation method (LRPIM) for the bending and free vibration analysis of a nonhomogeneous moderately thick plate is presented in this paper. It uses a radial basis function coupled with a quadratic polynomial basis function as a trail function and a quartic spline function as a test function of the weighted residual method. The shape functions obtained in the trail function have the Kronecker delta function property, and the essential boundary conditions can be easily imposed. The present method is a true meshless method as it does not need any grids and all integrals can be easily evaluated over regularly shaped domains and their boundaries. In computational procedures, variations of material properties in the considered domain are modelled by adopting proper material parameters at Gauss points in integrations. Examples show that results obtained by the presented method are found to agree well with the existing solutions in the literature and with the results obtained by the finite element method, and the presented method has a number of advantages, such as high efficiency, quite good accuracy and easy implementation.