基于双层次八叉树的STL模型体素化方法

为满足五轴加工仿真系统与CAD系统的模型数据交换需求,提供高效的复杂初始毛坯建模方式,提出一种面向STL模型的体素化方法。改进了传统的八叉树模型,采用外部层次树型和内部线性的双层次结构表达实体空间,并给出了该双层次八叉树模型的编码计算规则。以STL模型三角面片为体素化对象,通过编码规则建立三角面片和STL实体内部空间与体素节点的映射关系,实现表面和内部体素的快速定位。通过实例证明了算法能够保证生成体素模型的26-邻接性,实验结果表明,与传统的八叉树模型相比,该算法具有更好的时间和空间性能。     

基于三维体素模型的功能梯度材料信息建模

以快速成型技术为背景,提出了一种基于体素模型的功能梯度材料／零件建模方法。根据八叉树结构,将复杂CAD模型离散为精确的26邻接体素模型,选取点、线或面作为参考特征,以数字距离变换为手段,计算体素中心到特征点、线或面的最短欧氏距离,选取适当的以此距离为变量的材料组分分布函数,建立起复杂零件的功能梯度材料模型,实验证实了本方法的有效性。     

功能梯度材料打印路径体素化的信息融合方法研究

目前,功能梯度材料模型的构建方法尚未成熟,仍需要建立一种新的算法,将功能梯度材料的材料组分信息附加到路径规划中,以实现材料空间到几何空间的映射。以Visual Studio 2019为开发平台,利用OpenGL进行可视化分析;将打印路径体素化,对材料组分进行设计与计算,并映射至几何坐标中,构建出有连续梯度变化的目标模型;生成具有几何信息和材料信息的新型G代码,并用于功能梯度材料精准3D打印。结果表明：利用路径体素化的方法,可以精准控制材料模型的梯度变化。     

一种改进的网格模型功能梯度材料体素化算法

针对目前面向快速成形的三维CAD功能梯度材料表达方法存在的问题,分析了基于深度缓存三维模型体素法与基于八叉树结构的体素化算法,并提出一种改进的基于最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法,以最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法为基础,通过在体数据压缩结构RLE上增加体素逻辑坐标的方法,从而在执行效率、模型精度和修改方面达到很好的效果,所得体素模型为零件模型的功能梯度材料表达提供了良好的数据模型.     

梯度功能材料的研究进展

梯度功能材料(FGM)自二十世纪八十年代作为一种新型功能材料出现以来,得到了迅速发展。本文介绍了FGM的概念及其开发背景;综述了近年来FGM在设计、制备以及性能评价方面的研究现状;最后对FGM的发展前景作了展望。     

采用八叉树体素生长的点云平面提取

提出了一种高效的基于八叉树体素自适应生成与体素分层次生长的平面提取方法,其主要思路为采用体素信息统计的方式进行相关阈值参数的自动选定,以及基于体素的生长替代基于点的生长进行平面提取。首先,对点云进行八叉树初始剖分并计算其几何属性信息(包括法矢、特征值以及维度特征描述符等);然后,通过统计得到细分终止条件,并对初始八叉树进行进一步自适应剖分,得到一系列非均匀八叉树体素;最后,在体素层面进行区域生长阈值的统计与体素的分层次生长,进行点云平面的精细提取。利用4种不同类型的点云数据对本文算法进行了测试。实验结果显示:精度和召回率可以达到95%以上,表明本文算法对数据质量不敏感,可以自动适应不同平台采集的、不同分布密度和不同数据质量的激光点云,并且高效地得到精细的点云平面提取结果。     

功能梯度材料零件激光快速成型的实现方法

本文利用激光直接制造技术(DLF-Direct Laser Faberication),从软件控制的角度,论述了功能梯度材料零件激光加工的总体思路和实现方法.说明了一维功能梯度材料零件中的平面和曲面的扫描路径规划方法的不同之处;一维和二维功能梯度材料零件加工实现过程中的关键技术,例如一维功能梯度材料零件的不同材料含量随层数变化的计算方法,二维梯度材料的切片层厚计算方法等等.     

数字化喷射成形功能梯度材料零件的方法

介绍了数字化喷射成形技术用于加工功能梯度材料零件的原理,提出了用于实现两相材料多维成分梯度分布的三维数字半色调算法,介绍了数字化喷射成形技术在成形功能梯度材料零件方面的研究和应用情况。     

基于振动信号的功能梯度材料结构参数辨识

本文通过理论推导、数值分析、仿真验证三个方面对材料参数属性在厚度方向按照简单的幂函数形式分布的功能梯度梁(Functionally Graded Beams, FGB)的动力特性进行了研究,并且提出一种基于随机模型的FGB结构有限元修正方法,利用功能梯度梁的振动信号,对功能梯度材料进行参数识别,并且通过将有限元解以及实际结果的变异系数进行最小化问题处理,反向对有限元模型进行迭代修正,以求将有限元模型的初始参数逐渐逼近实际结构的材料参数,为功能梯度材料在汽车内燃机活塞上的应用提供理论支撑。     

基于材料特征的功能梯度材料CAD模型分层算法

为了利用快速成形技术制造功能梯度材料零件,在分析以往基于设计的功能梯度材料零件计算机辅助设计模型的基础上,提出一种基于制造的功能梯度材料零件计算机辅助设计模型.采用PIC格式存储层片轮廓,存储层片材料分布向量的数据结构为四又树和线性表,材料分布向量精度可调且存储空间可以优化.基于该模型,提出一种新的材料分布向量计算方法,实例证明该方法计算材料分布向量简单.采朋不符合要求的采样点占总采样点百分比λ作为判定依据,比以往判定依据更灵活.基于此削据提出一种基于材料特征的层厚计算方法,实例证明该算法正确、有效.     

三维功能梯度材料复杂形状零件的制造技术及发展趋势

从功能梯度材料的产生背景、概念及特点出发,综述了目前三维功能梯度材料复杂形状零件的现状,着重介绍了该类零件并行制备的方法,并探讨了三维功能梯度材料复杂形状零件的研究发展方向与前景,为后续研究工作提供了一定的指导和启迪。     

梯度功能材料的制备与性能评价

梯度功能材料（FGM）是组分和性能呈连续变化的先进材料,FGM的制备方法与性能评价对其优化设计具有重要意义。对FGM的制备方法与性能评价进行了综述,详细分析了FGM的力学性能、热震性能、压缩性能和热处理性能的评价方法及试验手段,最后指出了FGM性能评价和制备的发展方向。     

梯度功能材料的应用研究及发展趋势

介绍了梯度功能材料的特点与制造工艺,分析了目前梯度功能材料制备方法存在的问题以及应用领域。指出梯度功能材料的发展将朝着计算机专家系统辅助设计、低温制备、统一评价标准的方向发展。     

功能梯度材料混合及挤出过程中螺杆参数分析与设计

为了解决微流挤出工艺制备功能梯度材料混合挤出过程中过渡不均匀现象,建立了在混合挤出过程中体积流量与材料流变特性、螺杆结构参数及螺杆转速之间关系的数学模型,得到了适用于三维打印功能梯度材料混合挤出式螺杆设计的解析关系。研究了螺杆结构设计及参数间的关联关系,分析了设计参数对工作性能的影响,得到了功能梯度材料在螺旋槽内混合挤出分布规律,其中,螺杆转速是影响体积流量的主要因素,槽深与螺旋角是浆料混合过程中形成滞留区的关键因素,最后,使用特定参数下的螺杆结构进行混合挤出试验验证。结果表明：采用优化的螺旋参数能够保证一定体积流量下的打印零件的成形效果,为混合挤出式螺杆的优化设计提供理论支持。     

功能梯度材料简支板振动模态的有限元分析

概述了功能梯度材料的定义及应用及其力学研究的现状和进展,介绍了有限元法.采用有限元分析软件Hyperworks对四边简支功能梯度材料矩形板进行建模,得出了各阶振动频率,对四边简支功能梯度材料矩形板进行模态分析,并改变长厚比,进行了结果对比分析.     

基于CATIA平台的功能梯度材料实体建模方法

提出了一种基于CATIA平台的功能梯度材料零件建模方法，即运用梯度源与离散堆积理论，通过CATIA几何建模功能实现对几何模型的离散化，对离散化模型添加材料，并从如何处理CATIA产生的几何数据以及如何获取处理后的结果等方面，对模型添加材料的过程和由简单实体创建复杂实体所必需的材料布尔运算操作进行研究，并给出了设计实例。     

Al2O3/TiC系梯度功能陶瓷刀具材料的设计

提出了对称型双向分布的梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型。根据陶瓷刀具切削时刀楔内的应力分布规律,对不同组成分布情况下梯度材料制备过程中的残余热应力进行有限元计算,以残余应力部分缓解切削过程中的外载应力为目标来设计组成分布。提出了优化设计原则。     

功能梯度材料裂纹高阶渐近场研究

功能梯度材料内部常常产生各种形式的裂纹并最终导致材料破坏。因此，其断裂问题研究是非常必要的。假设弹性模量是空间坐标的指数函数，泊松比恒定，对于功能梯度材料中的Ⅰ型裂纹，裂纹尖端应力的高阶渐近场被研究。由胡克定律和形变协调方程得到平面问题的控制方程。采用渐近展开法，将该控制方程——高阶偏微分方程转化为常微分方程组，求解该方程组获得应力函数，进而得到功能梯度材料中裂纹尖端应力高阶渐近场的解析式。从该解可以看出，非均匀性对裂纹尖端渐近场结构的影响体现在非奇异项上。在材料非均匀性的影响下，功能梯度材料裂纹尖端渐近场高阶项的角分布函数的形式和系数间的关系与均匀材料的裂纹尖端场均有很大不同。在理论上揭示了功能梯度材料中裂纹尖端应力渐近场的结构以及材料的非均匀指数对裂纹尖端渐近场的影响。     

在ANSYS中模拟功能梯度材料的方法研究

介绍一种在ANSYS软件中模拟功能梯度材料的方法。对于功能梯度材料板,考虑到其弹性模量E和泊松比v都是沿长度方向变化的函数。可以将板用三角形单元离散化,求出每个三角形单元的等效模量和泊松比,再用命令流的方法赋予每个单元,则可以实现在ANSYS中对功能梯度材料板的模拟。     

SiC/Al梯度功能材料热应变测试与有限元分析

SiC/Al梯度功能材料各梯度层由不同体积浓度的陶瓷和金属组成,由于该材料性能为梯度变化,克服了双材料界面的应力突变.文中采用云纹干涉法,对具有四个梯度层的SiC/Al梯度功能材料分别在机载、热载及两者共同作用下进行应变测试,分别得到这三种情况下每梯度层同一位置的纵向应变、横向应变和剪应变值.将实验结果与有限元结果进行分析比较,同时与SiC和Al所组成的双材料进行比较,论证在同样的工况条件下,功能梯度材料的优越性.