基于曲面展开的自由曲面网格划分

为了实现自由曲面的网格划分,提出基于曲面展开和映射思想的网格划分方法.自由曲面参数域的2个方向分别等分,将等分点映射回空间曲面以在曲面上形成矩形点阵,则曲面的展开等效为矩形点阵的映射展开,以参数域对角线所对应的空间曲面对角线为展开基线,按照展开前、后面积变化最小的基本原则,对自由曲面由中心逐层向外展开.该种展开方式能够很好地反映曲面的形状、走向及面积分布;展开的点阵通过拟合形成有边界的二维平面,将二维平面从中心点等角度分成6部分,考虑不同的边界情形,依次对每部分采用线推进方法逐层生成三角形网格,最终实现完整平面的网格生成.该种平面网格划分方式更具操作性,效果更流畅;二维平面的网格根据拓扑不变性,映射回自由曲面形成空间曲面网格.该方法生成的网格线条流畅、大小均匀,有较好的适用性.     

基于单元变形能的复杂曲面优化展开算法研究

针对复杂空间曲面提出了一种基于单元变形能的优化展开算法。算法以拓扑等价映射得到的结果为初始值，以曲面网格单元由平面状态到空间状态的总变形能最小为目标，对展开网格的尺寸与形状进行优化，得到使变形能达到最小值的优化展开平面。计算结果表明，优化过程使变形能收敛于稳定的最小值，变形分布趋于均匀。     

运用改进的边界推进法对任意曲面进行三角剖分

提出了一种在边界推进法基础上的改进算法,该法结合了映射法和非结构化网格划分方法的优点,避开了它们的缺点,实现了曲面网格的快速生成,且保证了网格的质量.     

扭变曲面展开的新探

为提高扭变曲面的展开精度,克服传统方法"以直代曲”误差大的缺陷,提出直接运用曲面受到均匀面力后产生形变的理论.结合扭变曲面的性质,对曲面进行了网格划分,设立了局部坐标系,利用曲线拟合以及曲率变化等手段进行扭变曲面展开.     

基于稀疏优化的可展曲面逼近方法

可展曲面能无形变地映射至平面,在工业设计领域有着广泛应用.针对基于严格可展条件的重建方法可能存在逼近误差较大的问题,提出一种基于稀疏优化的网格曲面可展性逼近方法.该方法将"高斯曲率处处为零"的可展条件松弛为"高斯曲率几乎处处为零",运用L1范数定义曲面高斯曲率度量,并结合基于拉普拉斯坐标的逼近能量来控制曲面的形状误差....     

基于切割路径树优化的三角化网格曲面自动切割

为了减少曲面展开后的变形和优化切割路径,提出了一种三角化网格曲面的自动切割算法.该方法将导入的曲面切割成带单一边界环的流形曲面,在高斯曲率较高的顶点和曲面边界之间生成切割路径.切割路径的生成有两个约束条件,即尽可能短而直,且尽可能经过曲面的棱边.曲面边界和众多的切割路径构成了初始切割路径树;在此基础上优化切割路径树,删除短小切割路径,并使优化后的切割路径树尽可能光滑;由优化后的切割路径树对曲面进行一次性切割,得到具有良好可展性的网格曲面.实验表明,该算法执行效率高、切割效果好.     

自由形态网壳结构网格生成的等参线分割法

基于自由曲面造型中普遍应用的B样条(B-spline)曲面的张量积特性,提出适用于自由形态网壳结构的网格生成方法——等参线分割法.介绍该方法的网格生成流程,阐述了该方法的关键步骤——等参线等弦长分割的算法实现,探讨了当曲面局部自相交时通过增加判断条件修正分割结果的方法.结合网壳结构的特殊要求,提出网格质量的评价标准.通过不同类型的自由曲面网格生成算例表明,采用该方法能够显著提高整体网格的形状质量和杆件长度的均匀性、统一性,适用于自由形态网壳结构的建模.     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列组安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,在扫描方向上前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,能有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

一种参数化曲面网格生成方法

针对在计算机辅助设计(CAD)及流场数值计算中,经常遇到绘制曲面及曲面网格的问题,探讨了一种生成参数化曲面网格的新方法.介绍的参数化曲面网格生成方法是依据代数变换和椭圆变换得来的.通常所用的二维和三维域椭圆变换是基于在Laplace方程,而本文生成的参数化曲面网格,则基于Laplace beltrami方程.由代数变换和椭圆变换构成的复合变换服从Possion方程的椭圆系统,其控制函数由代数变换确定,且遵守Neumann边界条件,这就保证了网格边界上的正交化.该方法生成的网格最终由曲面本身的形状及边界上的网格点分布确定,减少了计算量,尤其对大型复杂型面可有效提高网格生成速度.     

映射网格在缺口件多轴疲劳寿命预测中的应用

基于缺口件疲劳试验结果,采用ANSYS软件进行模拟计算,比较自由网格和映射网格对模拟结果的影响.模拟结果表明:在相近的单元数和节点数下,映射网格的计算时间仅为自由网格计算时间的一半;两种网格形式模拟得到的缺口根部应力值相近.将等效应变值作为损伤参量进行疲劳寿命预测,3个缺口半径下映射网格的预测结果均优于自由网格的预测结果;自由网格对于缺口半径为0.09 mm的损伤参量预测结果偏高程度达3倍,但随着缺口半径的增加,两种网格预测结果的精度均有所提高.     

基于多视点图像的人脸表面光场重构

为了实现任意新视点下三维人脸模型的绘制,针对三维人脸模型数据的特殊性,提出一种借助一般三维人脸模型基于稀疏多视点图像重建特定人脸表面光场的方法,该方法改进了Laplacian网格变形技术,实现了一般人脸三维模型到多视点图像中特定人脸三维模型的变形,避免了直接扫描人脸模型的操作复杂、模型粗糙、数据量大等缺点。最后,通过任意视点下人脸模型绘制验证了基于多视点图像重构获得的人脸表面光场数据的有效性。     

吻合闭合轮廓线的曲面变形技术

为提高三维模型造型的灵活性和效果,提出一种吻合闭合轮廓线的三维网格曲面变形方法.该方法在用户交互编辑轮廓线后,基于重心坐标多次迭代变形得到初步网格结果,将该结果与原始网格进行对比,然后自动计算网格变形区域（ROI）;对各ROI分别应用Laplacian变形方法,以轮廓线上的顶点作为边界约束以保证变形网格吻合轮廓线,以初步网格结果的部分网格点坐标作为附加约束以克服网格变形的明显凹陷情况;将变形前和变形后网格模型的微分属性之差最小作为目标函数,求解稀疏线性方程组来实现网格变形.试验表明：该算法交互过程简单直观,无须手工选择变形区域,能保持模型局部特征,同时能克服轮廓线往里拖动变形时出现的网格模型明显凹陷的情况.     

基于嵌入空间变形体法的流固耦合网格更新

为解决在传统基于松耦合技术的流固耦合计算中由于单元类型和数量的不同,网格变形不协调、计算收敛困难以及计算误差大等问题,在进行流固耦合网格更新计算中引入了计算机图形学中基于自由变形（FFD）原理的嵌入空间变形体方法,通过将少量结构节点作为控制点来完成大量流体网格的高阶连续变形功能.计算中考虑了湍流来流边界条件的影响,与采用分区插值方法的计算结果进行了比较,并对流固耦合中的气动阻尼特性进行了分析.验证算例表明：该方法实现了高层建筑的任意复杂连续侧弯及扭转变形,且不受建筑外形复杂程度的影响|计算收敛性和精度更高,数值计算结果与风洞试验的结果吻合更好.     

牙龈软组织变形仿真技术研究

基于三角网格描述的三维牙颌模型,根据牙龈变形的生理医学特性,结合牙龈变形仿真的实时性和逼真性要求,提出一种完整的牙龈软组织变形仿真算法.该算法根据三维牙颌模型的曲率特性,对其生物特征信息进行定量描述;在曲率特性分析的基础上进行区域划分,确定牙冠、牙龈及变形中的固定区域;根据牙龈的变形类似于带边界约束的弹塑性薄膜的变形特性,采用能量函数驱动方式,实现牙龈动态连续变形.     

注塑模CAE有限元网格划分系统

根据注塑模ＣＡＥ分析的特点,采用Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化方法,并引入网格尺寸控制函数,对平面和曲面进行高质量的网格划分,在此基础上开发了功能强大的有限元网格划分系统．实例证明,本系统不仅能完成等尺寸三角形网格的划分,而且实现了变尺寸三角形网格的划分,可灵活地控制三角形的生成,满足用户的不同需要     

Radial-curve-based facial expression recognition

A fully automatic facial-expression recognition (FER) system on 3D expression mesh models was proposed. The system didn't need human interaction from the feature extraction stage till the facial expression classification stage. The features extracted from a 3D expression mesh model were a bunch of radial facial curves to represent the spatial deformation of the geometry features on human face. Each facial curve was a surface line on the 3D face mesh model, begun from the nose tip and ended at the boundary of the previously trimmed 3D face points cloud. Then Euclid distance was employed to calculate the difference between facial curves extracted from the neutral face and each face with different expressions of one person as feature. By employing support vector machine (SVM) as classifier, the experimental results on the well-known 3D-BUFE dataset indicate that the proposed system could better classify the six prototypical facial expressions than state-of-art algorithms.     

基于网格平面化的三维数字水印算法研究

提出了将成熟的二维数字水印技术运用到三维模型水印的思想。鉴于寻找三维模型几何与拓扑不变量的难度,提出了将三维数据转换到二维空间,直接运用二维水印算法。利用平面参数化建模方法,把原始几何信号转换成具有相同频谱特性的平面信号,实现了基于网格平面化的三维数字水印算法。     

控制网格变形的动力松弛法膜结构找形分析

采用动力松弛法对膜结构找形分析时,为了防止节点的聚集以获得更精确的膜曲面,提出了一种新的控制网格变形的找形技术.膜单元采用平面三角形单元描述,在单元每两节点间引入了与单元边长变化速率成正比的阻尼项,通过阻尼项产生的节点力来控制网格在找形过程中的变形.对悬链面找形时发现,当黏性系数不大于0.7时,动力松弛法收敛,网格节点分布较无阻尼时均匀.对Scherk-1ike曲面找形时发现,能够控制网格变形且满足收敛性的黏性系数的上限为1.5.此方法能够有效地解决膜结构找形分析中网格的大变形问题,保证了单元密度,特别是克服了曲率较小处网格过于稀疏的缺陷.     

绳索-金属丝网组合结构力热匹配设计

网状可展开天线反射面是由柔性绳索与金属丝网缝制而成的．由于不同材料力热差异引起金属丝网与纤维绳索变形不协调,影响了绳索金属丝网组合结构的预应力分布与形面精度,降低了反射面的电性能．为此,有必要研究绳索金属丝网组合结构的力热匹配设计问题．文中采用只承受张力的两节点杆模拟绳索,利用膜模拟金属丝网结构,建立了绳索金属丝网组合结构力学模型,分析了绳索金属丝网组合结构热变形影响规律,对绳索截面参数进行了匹配设计．以环形桁架网状可展开天线为例,仿真结果表明,采用文中的力热匹配设计方法,在温变环境下反射面的热稳定性得到很大的改善,形面精度提高了92％．     

基于流动度量张量的网线分析程序及其工程应用

以工件表面正方形网格四条边和两条对角线在工件受力变形过程中的伸缩量为依据,采用变形流动度量张量法,给出了一种实际测量与计算机模拟相结合的弹—塑性数值分析新方法。实际应用表明,该方法简便易行、精度可靠。