CAD建模中的草图约束处理

介绍了CAD技术中适合于工程设计人员使用的草图功能。着重论述了草图约束的概念,分析探讨了尺寸约束和几何约束的类型及处理方法。     

基于应变能约束的梁截面拓扑优化

根据工程实际应用中最关注的最优设计和合理经济尺寸的问题,建立了以梁截面为设计变量,以结构总重量极小化为目标,考虑应变能约束条件的梁结构拓扑优化设计数学模型,并结合ESO方法和单元应变能分析,讨论了受弯曲载荷作用下的梁的截面形式拓扑优化,建立其参数化模型,最后利用ANSYS的优化模块对梁的合理截面参数进行了优化设计.结果...     

基于截面复合曲线约束重构的反求工程参数化建模

提出了基于截面复合曲线约束重构的反求工程参数化建模方法,并对其中的截面数据获取、平面离散曲线分段及整体约束逼近等关键技术进行了系统研究。给出了截面数据获取的点云切片法;设计了拟合误差控制下直线段与圆弧段数据分离的区域生长法;建立了截面复合曲线整体约束逼近的最优化数学模型,并用Lagrange乘子法进行了优化模型求解。最后给出了一基于约束重构的截面复合曲线进行反求工程参数化建模的实例。     

基于截面草图和规则特征提取的混合建模

在逆向工程中,以还原设计意图和面向再设计为主要目的的逆向建模方法是最近十多年以来的研究热点。对几种目前应用比较广泛的逆向建模方法的特点进行了分析,提出了基于截面草图和规则特征提取的混合建模方法,详细介绍了该混合建模方法的优势。以建模软件Geomagic Design Direct为平台,通过实例验证了该混合建模方法的准确性,为基于逆向工程的几何形状重构和再设计提供了一种快速、有效的解决方法。     

面向约束求解的草图智能导引设计方法

CAD系统草图设计过程中,智能导引设计可增强用户与界面之间的交互、加速绘制过程,使草图设计更加便捷。文中研究了一种面向约束求解的草图智能导引的设计方法。该方法利用面向对象思想实现约束的识别、分类、归纳与局部求僻;采用分层分段方式表示图元,达到全恧快速的引导;设计了统一数据结构实现了非草图几何的约束存储与处理。在基于ACIS和HOOPS组件开发的FeatureMaker平台上加以实践,采用该方法设计出的智能导引模块能够有效辅助并缩减需要定义约束的草图设计时间。     

MDT实体造型中草图应用的研究

阐述了ＭＤＴ中草图的特征及使用方法,解决了掌握ＭＤＴ软件的一个关键问题。     

基于曲线约束的鞋楦曲面变形技术

在基于曲线长度约束的曲面变形设计方面,提出基于局部变换的约束变形算法,并与鞋楦曲面的编辑设计相结合,解决个性化鞋楦设计中的变形问题。其主要思想方法是对曲面的每一个曲线约束构造局部变换,以满足约束曲线的变形要求,再通过曲面的重新全局参数化,将约束曲线处的局部变换扩散到整个曲面。此约束变形方法与曲面的表示无关,没有采用能量优化方法来解,可以精确满足约束曲线的长度要求,算法简单高效,适用于实时编辑。     

基于截面特征约束的涡轮叶片重构技术

为了解决涡轮叶片在其产品改型、气动优化、叶片修复等实际工程问题需要建立实物数字化模型的问题,采用截面特征技术与二维草图约束功能相结合应用于模型重构。针对涡轮叶片几何特征和气动设计要求,将涡轮叶片点云切片截面曲线分层表达为曲线元并分段进行差值拟合,基于二维草图约束技术对截面曲线进行几何特征约束,构造出满足约束条件与数据点逼近的最优曲线并放样生成曲面。结果表明,基于截面特征的反求工程技术与二维草图曲线约束优化技术相结合,可以快速、准确构造出复杂曲面,提高了逆向建模的效率,为快速重构模型提供了一种方法。     

基于产品设计程序的设计草图研究

设计草图作为工业设计专业一门实践性强的课程,很容易因缺乏对设计草图正确认识而走入学习的误区.本文从产品设计程序谈起,通过对设计草图表现内容以及设计草图表现形式的分析进行阐明设计草图的概念,以便更好的指导设计草图能力的培养和具体实践.     

截面数据分段点高精度识别方法

针对截面数据分段点提取精度不够而导致截面曲线重构精度差的问题,提出一种分段点精确提取方法。重点研究相邻特征为直线特征和自由特征在满足G1连续时分段点的精确提取。根据曲率分析并辅以交互经验提取初始分段点,以该分段点为界分割截面数据,提取出直线特征数据并拟合直线,剩余数据拟合样条曲线。根据拟合的样条曲线设计判定方法,得到新的精度更高的分段点。以新分段点为边界并基于与直线的相切约束重新拟合样条曲线。提出的分段点提取方法不但能够在现有数据中寻找分段点,而且可以超越现有数据点并在其之间寻找更精确的分段点。实例表明,该方法大大提高了分段点的提取精度,使重构的截面曲线更加符合初始设计意图。     

基于截面数据的B样条曲面光顺拟合

分析了B样条曲线的光顺拟合方法，针对按截面测量所得数据，将B样条曲线光顺拟合的方法扩展到B样条曲面的光顺拟合，并给出了数值算例。     

基于ESO的约束阻尼板拓扑优化设计研究

基于渐进结构拓扑优化方法（Evolution Structural Optimization，ESO），以阻尼材料用量为约束条件、模态损耗因子最大化为目标函数，研究了约束阻尼板结构的拓扑优化设计问题，推导了灵敏度分析公式，给出了阻尼结构拓扑优化设计方法，得到了在一定阻尼材料用量下约束阻尼板结构的模态损耗因子最大的拓扑构形。该方法对于阻尼结构的优化设计有一定的意义，具有较强的工程实用性。     

一种用于多目标约束优化的改进进化算法

当前求解多目标优化的进化算法主要考虑如何处理相互冲突的多个目标间的优化,很少考虑对约束条件处理的问题.对此,给出了一种基于双群体搜索机制的改进差分进化算法,以求解多目标约束优化问题.采用两个不同种群,分别保存可行个体与不可行个体的双群体约束处理策略,利用基于Pareto的分类排序多目标优化技术,完成对进化个体解的评价.并通过群体混沌初始化、自适应交叉和变异操作来提高基本差分进化算法的性能.对三个经典测试函数的仿真结果表明,文中算法在均匀性、逼近性及收敛速度三方面均优于非支配排序遗传算法,而收敛速度也优于另两种改进进化算法.     

基于等距线的叶片截面中弧线计算方法

提出一种基于等距线的叶片截面中弧线提取方法。区别于以往的离散搜索方法，该方法将中弧线提取问题转化为求等距线自交点问题，并提出了相应的逐层细分求交算法和确定其它重要几何参数的方法。与离散搜索的方法相比，这种基于连续模型的方法可以较高的精度提取出中弧线，降低了算法复杂度。     

基于曲线拟合修正的圆柱端面凸轮数字化设计

提出一种利用曲线拟合技术进行圆柱端面凸轮数字化设计的方法。该方法根据圆柱端面凸轮的结构特点、工作特性,提出先离散运动曲线,再运用Catmull-Rom三次插值曲线进行拟合,最后运用UG软件的二次开发工具和交互技术,对圆柱端面凸轮进行数字化实体建模。该方法修正了凸轮运动曲线连接处的冲击问题,对建立其他复杂圆柱凸轮数字化模型具有一定的参考价值。     

类椭圆截面吊臂的约束扭转特性研究

综合分析常见椭圆截面和大圆角矩形截面大吨位起重机吊臂结构力学性能,提出了一种类椭圆截面起重机吊臂结构。根据吊臂旋转平面受力状态,可将基本臂简化为闭口曲边截面悬臂薄壁梁力学模型。然后基于乌曼斯基理论,推导了该力学模型的约束扭转特性计算公式。并基于MSC.PATRAN/NASTRAN有限元数值分析验证了理论计算公式的正确性。通过算例分析,获取了一类椭圆截面吊臂的约束扭转翘曲正应力和翘曲位移等重要分析参数。研究表明,推导的理论公式可为类椭圆起重机吊臂的约束扭转分析提供一种简便可行的计算方法。     

基于FDM技术的Hilbert曲线路径优化算法

熔融沉积成型(fused deposition molding, FDM)的填充路径不连续,电机频繁停止极易导致翘曲变形。结合轮廓偏置法和空间填充曲线中的Hilbert曲线填充,提出了一种基于轮廓偏置与拟合Hilbert曲线的路径优化算法。该算法将Hilbert曲线进行三次B样条曲线拟合,降低了打印过程中电机变化率,减少了电机停止次数,进而减少打印件的翘曲变形,提高打印件精度。通过实验验证,模型平均最大翘曲量减少了60.70%,总平均翘曲量减少了62.26%。     

基于分段曲线拟合的稳态检测方法

稳态检测对热工过程的建模、优化和控制具有重要的意义。通过对变量信号采样数据的分段拟合得到其一阶导数和二阶导数序列,利用重叠数据加权来保证边界的连续性和光滑性。并根据变量信号的一阶和二阶导数序列信息,与相应的阈值比较后得到其变化趋势,进而得到该变量的稳态指数。稳态指数值的范围是0到1,代表稳定程度从非稳态到稳态。对系统的各个关键变量的稳态指数加权并考虑系统的响应延迟得到整个系统的稳态指数,进而判断系统工况是否稳定。最后以某电厂600MW机组的给水流量系统等数据进行稳态检测,结果表明该方法具有一定的工程实用价值。