基于STL文件的非均匀B样条曲面反求

针对STL文件的特点，以及入世后社会对快速逆向工程（RRE）的更高要求，提出一种高效反求系统的建模方法。并着重阐述了一种基于STL文件快速反求非均匀B样条曲面的算法，该算法可以将不成四边形拓扑关系的散乱数据点过渡成四边形网格拓扑关系的数据点而后反求曲面。     

非周期自由曲面数控加工的计算方法研究与应用

通过对非周期自由曲面与刀具接触规律的研究,文章提出了将最小有向距离算法应用于非周期自由曲面数控加工中。该种计算刀触点的方法以最小有向距离原理为基础,结合九点寻优算法,不仅从理论上消除了编程误差,而且不受初始点选取的限制,没有迭代收敛性问题,还可推广到其他数控加工中。     

电弧增材制造中空间曲面等距路径规划算法

基于曲面分层的增材制造是目前研究热点之一. 相比于平面路径规划,在曲率任意变化的复杂空间曲面上进行路径规划算法研究较少,尤其是等距路径规划算法. 提出了一种基于体素化和曲线积分思想的空间曲面等距路径规划算法,算法主要包括体素化模型、计算体素点到源曲线的测地距离、生成增材路径等步骤. 该算法精度可控,其精度主要由模型体素化密度决定;与扫描线法相比,从根本上避免了平移路径时由于局部和全局自相交生成的无效环,提高了计算效率. 最后,选取3种典型曲面,分别为由平面组成的简单曲面、圆柱曲面、B样条曲面,进行空间曲面等距路径规划,已验证算法的适用性,并在圆筒试件上进行曲面分层GMAW电弧增材验证试验. 结果表明,该算法可以满足电弧增材制造的精度要求.     

复杂空间曲面薄板成形模面快速设计方法

为减少复杂空间曲面薄板成形模具研制周期,提高设计成功率,提出一种基于体变形法的复杂空间曲面薄板冲压模面的快速设计方法。首先采用有限元法模拟以理想产品曲面为模面的板料冲压成形过程,得到冲压板料节点的位移向量和内力。然后用前向回弹法迭代求解得到补偿模面,其中每个迭代步都涉及到点到面的重构过程,引进体变形算法加快模面重构速度和提高模面重构质量。最后通过混凝土搅拌车螺旋叶片实验验证本文算法的有效性。分析试验结果得到:使用体变形算法后三块叶片的平均计算时间减少26.1%,表明体变形算法加快了计算速度;回弹补偿后三块叶片的平均回弹偏差减少85.1%,表明本文算法回弹补偿效果明显。     

侧铣不可展直纹面模具原理性加工误差计算方法

分析了侧铣不可展直纹面模具的原理性加工误差的来源及特点，提出通过计算被加工表面各点到刀具旋转轴扫掠面的距离以确定误差分布，为刀位主动补偿和后续加工提供了依据。采用有限次离散和平面替代的方法求取点到曲面之间的距离，根据求解精度要求确定曲面最小离散次数，提高了计算效率，平面替代法将问题简化为可精确求解的点到平面的距离问题。实例通过与三坐标测量结果的对比验证了算法的可靠性。     

双三次NURBS空间曲面的插值研究

对由型值点定义的NURBS曲面进行反求计算,采用等参数法离散NURBS曲面得到NURBS曲线组,并以MATLAB 语言为算法核心、以VB6.0为平台,开发了曲面造型及逼近系统,最后通过实例验证了该方法的正确性.     

数控加工仿真中自由曲面的碰撞干涉检验

碰撞干涉检验是数控加工仿真的主要目的之一.文章解决了数控加工仿真中的自由曲面碰撞干涉的问题:把碰撞干涉分为四种情况,对其分别提出不同的检验方法,并阐述了具体的解决方案.这些方法对3-5轴数控机床均适用.其中提出的刀具与曲面全局干涉的检查算法解决了求曲面到刀具最小距离的问题,即根据曲面到刀轴最小距离判断刀具是否与曲面发生干涉.     

基于Delaunay三角剖分的磁控旋转电弧堆焊自由曲面重建

多层堆焊时,第二层焊缝受第一层焊缝的形状和焊接质量影响较大,一般需经人工观察实时调整堆焊参数和焊枪姿态,急需一种精准高效的堆焊三维曲面识别技术,以满足自动化堆焊的要求. 针对这一问题,提出一种基于采样点三维数据的分区间Kriging插值增长的Delaunay三角剖分模型,该方法根据磁控旋转电弧堆焊传感器采集的焊缝采样点数据,利用Kriging插值算法加权处理,得到相应的内点,将这些数据点进行分区间增长的Delaunay三角剖分,投影到三维空间中形成三角网格面片,完成堆焊曲面重建. 结果表明,该方法的曲面重建效果较好,实时性较高.     

铸造充型过程模拟中复杂固壁法向量计算方法研究

为了在采用差分法的铸造充型数值模拟中能够准确地处理固壁边界条件,提出了一种准确计算复杂铸件内壁法向量的容错计算方法。该方法借鉴了LevelSet界面追踪数值方法的思想,采用AABB层次包围盒算法将铸件STL三角表面转化为有符号距离场,从而在差分网格中离散求解出铸件表面任何位置的准确法向量。本方法解决了差分网格几何体难以描述曲面几何体的问题,同时克服了在数值模拟中直接采用STL几何体难以计算出奇异点位置法向量的缺点。数值算例证明了该方法的有效性。     

航空导管扩口成形快速模拟研究

针对增量法模拟导管扩口成形计算时间长和前处理操作相对繁琐的问题,基于一步成形法自主开发导管扩口成形快速模拟程序.该程序采用三角形单元划分管坯网格,提出法向投影法将管坯节点投影至预设的模面网格上获得扩口导管初始解,并通过网格光顺算法提高初始解精度.经塑性全量理论的迭代方法获取了扩口导管尺寸,并快速计算出了管件的厚度和应变...     

基于矢量运算及半步长迭代算法相结合的刀补算法研究

分析了空间矢量运算和计算机半步长迭代算法,提出了以空间矢量计算等距线和以半步长迭代算法处理刀具轨迹转接过渡相结合的新型刀补算法,通过运用空间矢量运算来处理刀补轨迹数据,使用半步长迭代算法,判断等距线间有无交点和求交点,解决了传统刀补平面几何处理的繁冗问题。     

成形模拟非增量算法的张量时间函数预求法

针对计及几何、材料、接触摩擦耦合作用的高度非线性过程问题,非增量张量时－空算法具有在整个时间和空间域上迭代求解的高效率优点。由于分离变量采用张量时间函数,以张量时间函数和空间函数的乘积形式表达求解变量的迭代修正值,对问题的列式和求解方法具有更高要求。作为张量时空算法的关键内容,文中讨论了局部步结束时,即逐点在整个时间域上进行材料本构和边界接触摩擦的局部修正后,张量时间函数的预求方法和使用条件     

Two efficient iterative algorithms for error prediction in peripheral milling of thin-walled workpieces considering the in-cutting chip

Due to the deflection of tool and workpiece induced by cutting force, there is a high complexity associated with the prediction of surface form errors in peripheral milling of thin-walled workpieces. Based on the systematic study of in-cutting chip, this paper proposes a new efficient iterative algorithm named flexible iterative algorithm (FIAL)， which is suitable for surface form errors prediction in peripheral milling of low rigid thin-walled workpiece. In FIAL, an iterative scheme for calculations of tool/workpiece (TW) deflections are developed by considering the former convergence cutting position, and in the scheme a new important variable Δ is proposed for the calculation of radial cutting depth which never been considered before. Based on FIAL and the analytical study of in-cutting chip, a double iterative algorithm (DIAL) is brought forwarded to calculate the positions and magnitude of the maximum surface form errors, which always take the peak point include in each iterative step. Comparisons of the form errors and cutting forces obtained numerically and experimentally confirm the validity of the proposed algorithms and simulation procedure. The experimental and analytical results have shown that FIAL is faster in the iteration convergent speed and more accurate than the rigid iterative algorithm in surface form errors prediction, and DIAL is proved to be valid in the maximum errors prediction.     

基于OpenGL的参数曲面上任意点的交互选取研究

提出了一种实现参数曲面上任意点选取的有效方法。通过屏幕坐标与物体坐标之间的交换 ,利用求解空间一点到曲面最近点的算法 ,经过求解直线与参数曲面的交点 ,成功地实现了参数曲面上任意点的选取 ,避免了求解高次方程组。运行结果表明 ,该方法稳定可靠 ,应用在工程中可取得令人满意的结果     

自由曲面平头立铣刀五轴数控加工轨迹的计算方法

提出了一种在参数坐标系下自适应步长和行距的计算方法 ,该算法考虑了不同刀具接触点处的曲率差异 ,在满足加工精度和粗糙度的前提下 ,又能有效地提高加工效率。该算法适合加工汽车车身模具等曲率变化大的曲面。文中还给出了刀位计算公式。     

基于椭球体建模的多机器人碰撞检测方法研究

多机器人协同工作共享的工作空间使得机器人彼此之间存在交互运动,这将不可避免地导致机器人在运动过程中发生碰撞现象,一旦碰撞发生就会造成严重的操作事故,所以碰撞检测是多机器人协作技术中重要的环节之一。针对多机器人碰撞检测问题,主要研究基于离散的碰撞检测,在规划的路径上划分时间步,反复地进行静态碰撞检测,从而完成机器人在运动过程中的碰撞检测。针对基于椭球体建模的多机器人碰撞检测问题,采用椭球体包围机器人连杆、关节等结构,获取空间椭球体间最短距离来判断机器人间是否有碰撞发生。针对椭球体间最短距离的求解,采用基于椭球坐标系的最短距离求解算法,以其中一椭球体中心为原点和椭球的半轴长建立局部椭球坐标系,利用等高面的概念来求解另一椭球体到椭球坐标系原点的最短距离,计算效率更快。对机器人结构参数进行初始化,并提取规划路径的空间位置参数,在路径上划分时间步,在每一个时间步上反复调用碰撞检测算法函数,从而获取机器人运动过程中各个离散点的最短距离,最终得到最短距离变化曲线,进行碰撞检测。并通过一个仿真算例验证了此方法的有效性。     

Inverse resolution of the heat-transfer equation with internal heat source: Application to the quenching of steels with phase transformations

A method is described for calculating the time dependence of the temperature and heat flux (on heating and cooling) at the surface of a solid body. For a given ambient temperature and a known time-temperature function of an interior point, the surface heat flux is computed through an inverse conduction algorithm taking into account the nonlinear nature of the problem. Moreover, this algorithm includes the enthalpy of phase transformations. The influence of space and time steps on inverse calculations (precision, stability) is investigated. The method is then applied to thermal cases involving different transformations in steels.     

铸造数值模拟中直角六面体网格全自动剖分技术

以基于工作站环境的大型造型软件包中常见的ＳＴＬ格式为造型文件格式，详细介绍了直角六面体网格的剖分技术，在处理奇异点方面，提出了避开的方法，使程序简单，且不降低精度。文中的网格剖分技术使网格剖分变成重复求解简单二元一次方程及简单排序问题。