基于曲面表达的几何特性计算及其在船舶工程中的应用

船舶静力性能计算中主要涉及到与水线面、横剖面、排水体积和舱容等相关的几何特性计算,在阻力和适航性等性能计算中还要对湿表面积进行计算,以便在设计阶段对船体外形的优劣进行评估和分析,为线型的进一步优化提供依据.为了更精确地计算相关的船舶性能,文章提出了基于曲面表达的相关2D或3D几何体几何特性计算新方法.该方法首先将所表达的曲面离散成四边形或三角形单元,将空间区域分割成若干广义棱柱,再通过四边形、三角形和广义棱柱的几何特性的组合,分别计算界定平面、曲面或空间区域的几何特性.对解析曲面进行NURBS表达,对其截面积、局部表面积和体积及几何特性进行计算,其结果与解析法计算的精确解非常接近.将该方法具体应用于实船的相关计算,结果表明了其可行性、合理性和精确性.     

基于相似性的点模型简化算法

为了获得高质量的简化点模型,提出了一种基于相似性的曲率自适应点模型简化算法,相似性包括强特征边性和表面区域几何特征相似性2个方面.利用法向张量投票方法,计算采样点的特征边性,由此将点模型分为强边性和非强边性2部分;基于Mean Shift聚类法,对非强边性部分进行表面区域几何特征相似性聚类;对强边性部分和各类簇重采样,实现曲率自适应的简化,并通过移动最小二乘曲面,评估简化曲面的误差.实验结果表明,该算法有效地保持了特征边界部分和曲面的细节,且能够生成高质量的简化点集曲面     

基于张量投票的快速网格分割算法

为了根据网格模型上的尖锐几何特征对三角网格曲面进行合理分片,提出一种新的基于张量投票（tensor voting）理论的三角网格分割算法.该算法将输入网格模型上所有的三角面片聚类成由用户指定数目的若干个区域,使得区域内部三角面片上点的尖锐几何特征尽可能接近.根据网格模型顶点上基于法向的张量投票矩阵的特征值分布与顶点尖锐几何特征的对应关系,算法将网格分割转化为能量最小化问题,并适当简化能量函数的形式,用快速聚类算法求解.通过引入启发式约束,算法较好地防止了分割区域的分离.实验表明：与已有算法相比,该算法具有较快的速度,同时能够较好地分割网格曲面上的尖锐几何特征区域.     

浅议火力发电厂结构设计的荷载效应组合

火力发电厂由于设备种类多、工艺复杂,且出现的概率也各不相同,因此需要考虑的荷载效应组合形式也比较复杂.由于相关规范所提供的荷载参数有限,在设计过程中会遇到因荷载组合不当而造成的计算结果偏差较大的情况.本文建议应根据电厂在使用年限内荷载出现的概率来确定荷载效应的组合形式,使计算结果更加合理.     

荷载效应组合时的失效概率

本文讨论了构件在荷载效应组合时的失效概率计算问题,荷载的组合采用the Ferry Borges——Castanheta荷载模型及Turkstra规则,用Rackwitz Fiessler的概率积分方法(单称F-R法),计算安全指标β,求得失效概率;以数值例子说明上述分析的有效性.     

有限元Free三角元素网格的自动生成

将Delaunay三角剖分应用于平面任意多边形区域（包括复连通域）的三角形分割,并将该区域离散成一个三角形集合,再通过细化三角形和改善三角形（畸形三角形）的几何形态的形心插点法和边办插点法,使离散后的整个区域上的三角形网格的分布达到疏密有度,均匀合理的自适应效果。     

球形网架和装配板块球形结构的几何构成

本文从几何角度说明了以凸多面体为母体所形成的,由一定数量三角形平面围成的圆球形结构的构成方式和尺寸关系。文中表明了母体上一个三角形面离散成大小和形状最为接近的4~n或9~m或4~n×9~m个小三角形面的形成过程;展示了以任意三角形为基面,构成4个或9个小三角形后,图解每条边长的作图方法,导出了解析计算通式,从而为球形结构的设计、施工乃至构件生产提供了简明、精确、方便可行的构形和计算几何尺寸的理论依据及方法。     

荷载平稳二项随机过程简化组合方法

为了解决荷载平稳二项随机过程组合方法在求解时段组合幅值的最大熵概率密度函数时求解高度非线性方程组计算复杂,不便于实际工程应用的不足.本文根据荷载时段组合幅值的概率特点,以两参数的极值Ⅰ型来描述其概率特征,建立了简化的组合方法.根据数值模拟试验和实测风浪资料计算结果表明本文极值Ⅰ型与最大熵分布都能很好的描述时段组合幅值的概率特征,并且具有一致性;当计算不同重现期极值组合荷载时,本文简化方法计算的结果偏于保守.     

施工度汛的分割多目标风险模型及应用

施工度汛风险量化分析普遍采用风险期望值模型,这将导致高损失低概率与低损失高概率的计算结果可能相同.分割多目标风险法(PMRM)给定分割概率,计算给定概率范围内的条件概率,得到多种风险函数,最后将这些风险函数加入到风险决策模型的目标函数中进行风险决策.在湖北鄂坪面板堆石坝施工度汛中,应用分割多目标风险方法,计算不同措施组合的风险,结果合理,能克服传统风险期望值模型的缺点,能为决策者提供科学依据.     

基于重心映射的三角形网格参数化方法研究与实现

针对在几何处理领域有着广泛应用的三角形网格参数化问题,研究了基于重心映射的三角形网格参数化方法.利用geometry-processing-js类库中的半边数据结构,采用均匀拉普拉斯权重、拉普拉斯-贝尔特拉米权重和中值权重3种加权方案,实现了重心映射法,并根据三角形的形变量分析了参数化结果.结果表明,中值权重为重心映射法的最优加权方案.     

基于预优投票的虹膜定位算法

针对传统虹膜定位算法定位速度慢、受眼睑、睫毛等遮挡影响的不足,本文基于投票竞选和圆的几何特性,提出基于预优投票竞选策略的虹膜圆检测算法。为减少盲目搜索和克服眼睑、睫毛等遮挡影响,建立了逐步求精的实施方案,从而形成一个快速有效、鲁棒性强的虹膜定位算法。基于JLU-IRIS虹膜库,从定位速度和定位精度两方面评价本文构造算法性能,将本文构造算法与积分微分算子法、Hough圆检测算法进行了对比测试。实验结果表明,本文方法具有快速、鲁棒性强的特点。     

A NEW COMPUTING METHOD FOR MECHANISM CAD——Generalized Triangle Method

In this paper a new computing method for mechanism CAD—Ge-neralized triangle method is studied. Essentially, generalized triangleis a mapping image of common triangle processed by the method ofgeometric transformation. According to Erlangen Program princi-ples of generalized triangle geometry have been found. In comparisonwith other computing methods generalized triangle method hasnumbers of characteristics, such as: (a) most succinct subroutines;(b) visualization and be apt to learn; (c) be apt to program; (d)quick computing speed; (e) to occupy a small RAM and so on.     

用于三角网格模型的启发式四边区域划分算法

提出了一种对三角网格模型进行自动四边区域划分的算法。首先,基于法向量对模型进行初始区域划分,然后,基于Euclidean距离对初始区域进行二次区域划分,并经过区域调整后得到多边区域模型,将多边区域划分为三边、四边区域的混合模型后,根据区域拓扑顺序对三边区域进行调整得到完全的四边区域划分。该算法能自动适应模型几何特性得到大小合理的区域划分,并能匹配模型的凹、凸特征。     

面向三角靶标的人眼对比度阈值特性实验表征

人眼视觉对比度阈值特性是光电成像系统性能建模的重要基础,面向三角靶标的人眼对比度阈值特性是三角方向鉴别阈值性能模型构建的前提．以人眼鉴别三角靶标方位的强制四选一度量思想为基础,搭建了集靶标生成、显示控制和测量分析于一体的综合测试平台; 通过设置不同背景光亮度,统计了7种不同空间频率的三角形靶标方向鉴别概率; 采用韦布尔视觉心理测量函数分析测量数据,获得75％正确判别概率对应的人眼对比度阈值曲线．在正常观察亮度范围内,测量结果分析表明: 当背景亮度相同时,三角形空间频率越大,人眼正确判别所需要的对比度阈值越高; 当空间频率相同时,三角形背景亮度越大,人眼正确判别所需要的对比度阈值越小．     

基于特征保持与三角形优化的网格简化

计算机图形学领域网格化简有着十分重要的意义,但目前的网格简化或者简化程度过高,或者由于硬件原因简化模型仍很复杂.为此,本文提出了一个基于特征保持和三角形优化的化简算法,可以有效地生成高质量的化简模型.把原始模型中的边和顶点进行分类,对于不同类型的边分配不同的折叠代价值,根据顶点类型选择不同的折叠方法,并且对简化模型中的三角形网格进行优化,可避免狭长三角形的生成.实验结果显示,在相同三角形面的情况下本算法生成的简化模型比以往其他方法具有更好的效果.     

计算复杂多边形面积的组合三角形法

具有全凸直线边界的多边形,可以离散成由三角形组成的几何体系,全凸直边界多边形的面积和各个组合三角形面积的总和,只要通过秦九韶公式得到三角形的面积后,就能够得以全凸直边界多边形的面积。通过一定的算法,在对任意凹曲多边形边界的凹凸属性进行判断后,可以把任意凹曲平面图形修补剪裁成全凸直线边界多边形,所以,任意凹曲复杂平面图形的面积等于修剪凸多边形的面积与被修剪部分面积的代数和,这种方法称为组合三角形算法,文中给出的算法表明,该方法得到的多边形面积避免了传统积分算法的近似性特征,具有解析解特点。     

球面三角形面积公式的一个积分证明

球面三角形面积的计算公式是球面几何中的一个经典公式.运用曲面积分方法和两平面夹角的计算给出了该公式的一个严格证明,并进一步推导了由球面三角形顶点处经纬度直接计算面积的公式,从实用角度看,该公式优于经典公式.     

Matlab软件在分形几何上的应用

以Koch曲线和塞尔平斯基三角形为例,介绍了Ma tlab软件在分形几何方面,对不规则图形进行直观描绘的方法。     

不同结构支架植入蜿蜒型颅内动脉瘤的仿真研究

为了探讨不同结构的血管内支架对颅内复杂动脉瘤的血液动力学特性的影响,针对同一蜿蜒形颅内动脉瘤结构,构建了4种不同的裸支架(截面形状和孔隙率不同),分别植入动脉瘤的有限元模型,进行流体动力学仿真计算,获得了一些血流动力学的定量信息.4种模型中,无论是在减小血流对动脉瘤远端瘤壁冲击,还是在局部高压力的降低以及减小动脉瘤壁面切应力等方面,孔隙率较低的三角形截面的网格支架的效果均优于其他3种模型支架的效果.设计采用的三角形截面支架由于血液流入和流出时的流阻不同,导致该支架植入动脉瘤后对瘤腔血流的影响不同,从而产生了动脉瘤腔内的血流动力学差异.这可以为支架结构设计提供一些理论指导意义.     

利用有效折射率法对光子晶体光纤非线性系数的研究

利用有效折射率法推导计算了全内反射型光子晶体光纤非线性系数与其结构参数——包层空气孔间距、空气孔半径、入射光波长的关系. 得出了全内反射型光子晶体光纤非线性系数与结构参数、入射光波长的关系曲线,并讨论了其对光子晶体光纤非线性系数的影响. 为光子晶体光纤在非线性研究与应用方面提供了理论依据.