基于自由度分析的三维模型几何约束求解

针对三维几何约束模型的求解问题,在充分研究了二维几何约束模型自由度分析技术的基础上,采用几何推理的方法,给出了一种三维模型几何约束求解的自由度分析算法,该算法可归纳为活动分析和场所分析两个过程.算法为三维几何约束模型提供了一种求解方案,解决了过约束和欠约束状态时的约束求解问题,并展示了一个实例.     

三维装配几何约束组合的分类求解策略

针对两个刚体之间的三维几何约束求解问题,依据几何约束的参数结构分析了角度约束和距离约束的解耦性,给出了角度约束和距离约束可解耦求解的条件;然后对两个刚体之间的几何约束进行组合分析,总结出约束度不小于2的几何约束构成的组合只有几十种,且均可采用几何推理方法进行求解;最后阐述了附加方向约束、冗余约束和矛盾约束对数值求解的不利影响,提出了三维几何约束组合的分类求解策略,并用实例验证了该求解策略的有效性.     

基于有向图的二维约束求解算法研究

针对过约束、几何完全定义状态判定和约束求解效率等问题,提出了基于约束图,利用自由度理论和约束冲突机制,通过反向约束方向平衡约束,进而通过排序进行约束求解的算法。算法采用约束图记录约束和几何的关系;通过约束平衡的方法进行过约束和几何完全定义的判定;采用排序求解方法,将庞大计算问题转化为一组相对简单的计算问题。算法已得到初步应用,对过约束和几何完全定义状态的判定有明显的效果,而且提高了约束求解效率。     

AutoCAD中基于超图约束驱动参数化设计的实现

使用超图表示约束模型,采用基于超图约束驱动的几何推理约束满足法进行参数化设计,几何实体的计算基于特征点。作者结合在AutoCAD上开发参数化设计模块的实践,得出该方法能处理多实体约束关系(如面积约束),提高求解效率,降低时间复杂度。     

几何约束求解可构造模式研究

针对完整几何约束系统刚性复合顶点的装配求解问题,细化和分离出可几何构造模式,并提出几何增量构造的方法求解这类模式。通过对可构造模式子构型的构造,求出刚性体的自由转动和自由移动运动空间,在自由运动空间中构造未满足的几何约束。该方法在几何约束求解中具有实际的应用价值,克服了数值整体迭代的不稳定性和符号法的低效率,并实现于几何约束求解器CBA中。     

AutoCAD 中基于超图约束驱动参数化设计的实现

 使用超图表示约束模型,采用基于超图约束驱动的几何推理约束满足法进行参数化设计,几何实体的计算基于特征点。作者结合在ＡｕｔｏＣＡＤ上开发参数化设计模块的实践,得出该方法能处理多实体约束关系（如面积约束）,提高求解效率,降低时间复杂度。     

面向工程的专用产品参数化CAD系统的研究

 针对目前参数化CAD系统的不足，提出了面向工程的参数化思想，引入了功能约束，分析了对功能约束进行处理的3种方法．采用了基于特征的参数化造型方法，用应用层、描述层和图形层三层体系表达基于特征的参数化模型，将该模型作为参数驱动的基础．将设计中的约束分为3类：工程约束、适配约束和几何约束．通过适配约束在工程约束与几何约束间建立映射关系，使得参数化设计系统既可以受几何参数的驱动，又可以受工程参数的驱动，从而扩大了CAD技术对设计过程支持的范围。     

基于有向图的约束求解新算法

针对一般几何约束系统欠约束状态下约束分解的多样性,通过对剩余自由度的分析,提出了几何元素优先级的概念,给出了约束有向图生成算法,实现了对约束系统的优化分解.本算法在AutoCAD 2000提供的二次开发接口ObjectARX上成功实现,运行结果表明具有良好的约束求解效率.对于欠约束系统的分解结果可以最大限度满足用户的需求.     

几何约束求解的去并拟合方法

依据有向图理论提出了去并拟合方法,由此导出了对于几何约束求解问题的去并拟合的并行处理及串行处理策略,进而得到了一套求解几何约束问题的完备算法。通过将该理论引入到参数化CAD的设计中,使得在算法复杂度增加不大的情况下,几何自动作图的范围大大拓宽。还将其应用于智能动态几何软件的设计中,取得了较好的结果。     

面向对象的约束系统分析与实现框架

通过分析工程设计中的几何约束问题，运用面向对象方法对通用约束求解器（CBA）进行了剖析。从约束建模和求解的算法共性出发，确立了虚体、约束关系和约束分量的概念，由此解决了不同应用领域和不同几何层次的几何实体和几何约束的统一建模问题。详细解释了CBA主要对象族的设计思想，简述了CBA的实现框架。     

空间任意位置回转体的三维重建方法的研究

提出了一种应用几何约束求解的复合回转体的三维重建方法。首先对构成二维三视图的基本图元进行识别和分类提取,再根据回转体的投影特性,建立起回转体的几何约束关系及识别规则,制定出基于回转体投影特性的几何约束求解的算法。运用该算法能够实现对空间任意位置的复合回转体的几何特征约束识别。并且在AutoCADActiveX开发环境下,利用三维约束布尔运算函数,达到三维重建的目的。     

Mesh independent analysis of shell‐like structures

Mesh independent analysis is motivated by the desire to use accurate geometric models represented as equations rather than approximated by a mesh. The trial and test functions are approximated or interpolated on a background mesh that is independent of the geometry. This background mesh is easy to generate because it does not have to conform to the geometry. Essential boundary conditions can be applied using the implicit boundary method where the trial and test functions are constructed utilizing approximate step functions such that the boundary conditions are guaranteed to be satisfied. This approach has been demonstrated for two‐dimensional (2D) and three‐dimensional (3D) structural analysis and is extended in this paper to model shell‐like structures. The background mesh consists of 3D elements that use uniform B‐spline approximations, and the shell geometry is assumed to be defined as parametric surfaces to allow arbitrarily complex shell‐like structures to be modeled. Several benchmark problems are used to study the validity of these 3D B‐spline shell elements. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于非线性规划解的双圆柱螺线样条的局部构造

给出基于非线性规划解的双圆柱螺线样条局部构造法,把平面几何样条－双圆弧样条推广到常曲率和常挠率的空间几何样条。一对G^1拼接的圆柱螺线段可插值空间两端点位矢和单位切矢,且可适应不同的设计要求,如逼近在双圆柱螺线段两端点处的主法矢,使曲线光顺等。本方法在数控加工和显示中有良好的应用前景。     

基于ARX实体驱动的方法及参数化变动设计的实现

AutoCAD系统为每个实体对象提供了唯一的标识符（ID）。笔者基于ARX技术对AutoCAD图形数据库的访问机理，通过实体标识符（ID）及实体对象的特征点、图元几何约束及图元间的约束联动，实现了图元实体驱动的参数化变动设计；通过尺寸实体对象标识符（ID）及尺寸与图元的约束关系，实现了尺寸驱动的参数化变动设计。此方法在水利工程流道CAD中加以了应用，其效果良好。     

工业建筑预埋件三维快速装配设计方法

当前工业建筑结构预埋件设计主要采用二维CAD软件,效率较低且容易出错。为此提出基于广义参数化模板的三维预埋件快速装配设计方法。该方法建立包含三维参数化形状结构、安装定位方式和二维投影简图等各种信息的预埋件广义参数化模板;通过构建预埋件参数化模板库,采用基于历史的装配设计技术,实现预埋件的快速安装设计。该文方法已经集成到商品化工业建筑结构三维CAD软件InteRDS中,并在实际工程设计中得到应用。     

利用关联关系的标准件参数化设计方法

分析了产品几何建模的参数化设计方法,提出了一种基于关联关系的标准件参数化设计方法。阐述了参数化设计方法的原理,即采用关联参数建立多个组件间的关联,以实现标准件的参数化设计。利用CATIA平台,给出了圆锥滚子轴承基于关联关系的参数化设计过程,证明了该设计方法的可行性。     

基于约束矩阵的几何约束传播研究

为了保证几何约束系统的一致性和几何约束求解的正确性,对几何约束传播进行了研究,指出几何约束传播是几何约束系统的本质特征。提出了几何约束矩阵和约束传播矩阵来表达和揭示约束传播的内在机制,并提出了一种闭环约束识别的新方法。通过约束传播分析,为几何约束求解引擎的实现提供了理论依据和快速算法。