复杂地质曲面三维插值—逼近拟合构造方法

针对水利水电工程多源地质数据的特点,充分考虑了地质精度要求、曲面连续性和数据存储量等多方面的均衡,提出并实现了基于NURBS(non-uniform rational B-splines,非均匀有理样条曲线)技术的复杂地质曲面插值—逼近拟合构造方法。该方法对于工程关键区域集中且均匀分布的原始数据,采用NURBS蒙皮插值方法,使曲面严格通过这些数据点;对于周边区域分布离散的数据,采用NURBS逼近拟合方法,使曲面在给定精度下充分逼近原始数据;最后对整体曲面的地质结构合理性、几何性和精度进行检查分析和调整。实例表明,该方法所构造的地质曲面能满足地质工程师的实际需要,并能为进一步的三维地质建模提供基础。     

隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述

分别从BlobTree结构、融合、精确接触造型、具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面和植物表面纹理等方面,介绍并分析了隐式曲面在三维植物建模中的基本思想和关键技术,并对应用隐式曲面得到三维模型的可视化方法进行了总结。最后对这一研究课题进一步的发展趋势进行了讨论。     

曲面激光密集测量三维数据的三角片逼近方法

本文以激光－机器视觉测量方法得到的曲面数据云为基础，探讨了曲面密集三维散乱点群数据的几何建模方法，根据激光测量方法和三维点群分布的特点，建立了恰当的数据结构在计算机中表示散乱点群。由八叉树空间分割原理对密集散乱点群进行空间分割，建立八叉树拓扑关系。由八叉树空间分割原理对密集散乱点群进行空间分割，建立八叉树拓扑关系，显著加快了任意点的搜寻速度。采用万有引力定律计算三角片顶点坐标，由此实现散乱点数据的     

C1连续曲面重构与光顺的有限元算法

提出了一种基于离散的测量数据重建光顺自由曲面的有限元新方法。根据最佳逼近与能量光顺原理，建立正定的目标泛函，采用18自由度三角形板单元对泛函离散，进行极小化，求得最优解。根据有限元插值计算，重新构造出全场C^1连续的自由曲面。这种方法结合了能量光顺技术，有效地抑制了输入数据上误差噪声的影响，曲面重建的精度高、光顺性好，而且能给出合理的一阶导数。该方法计算简单、便于应用，所需的输入数据点少，并可用于处理曲线边界区域的问题。     

一类C2连续可调控的交错B样条曲面

提出一类C^2连续可调控的带参数ε的交错B样条曲面的生成方法,这种曲面具有普通3次B样条曲面的主要性质,在控制点固定时,改变参数ε的值能调控曲面的位置,当ε→0时曲面整体地逼近于控制多面体网。     

利用连续扫描法检测连续曲面的一种方法

本文叙述了利用连续扫描法检测连续曲面的方法、步骤以及有关算法 ,利用此方法可以实现对曲面的自动检测 ,满足生产需要     

点到隐式曲线曲面的最小距离

求解给定点到隐式曲线曲面的最小距离通常都是应用一般的搜索算法，但搜索算法的稳定性和有效性通常不高。文章基于隐式曲线曲面的几何特性，将这个求最小值问题转化为方程组求解的问题。对于方程组的求解，则应用了计算复杂度较低的离散牛顿法。将其迭代区间进行细分并在各个细分区间中应用离散牛顿迭代算法，增强了算法的稳定性。     

曲面立体完整画隐线图的标记

提出了三面顶点“流形”曲面立体完整画隐线图的标记理论和方法。在三面顶点曲面立体完整画隐线图中合法的节点型式共有69种,其中Y型节点有8种,W型节点有16种,S型节点有11种,V型节点有34种。对曲面立体完整画隐线图进行标记,能够判断其是否可能为“流形”曲面立体的投影,区分正确与不正确画隐线图。提出的完整画隐线图标记方法也适用于平面立体画隐线图。算例证明曲面立体完整画隐线图标记方法是正确、可行和有效的。     

基于一元对称幂基的等距曲面有理逼近算法

给出了基于一元对称幂基的等距曲面蒙面逼近新算法。利用一元对称幂基逼近张量积Bézier曲面u向曲线的等距曲线,得到一组等距逼近曲线,取固定的v值,得到一组数据点,用反算控制顶点的方法得到过这组数据点的v向曲线。对这两组曲线用蒙面算法得到逼近的有理等距曲面。该算法计算简单,将二元等距曲面有理逼近转化为一元曲线有理逼近,同时方便地解决了整体误差问题,随着对称幂基阶数的升高,可以得到较理想的逼近效果。     

超声图像中目标的边界提取

由于对比度低和噪声强等特点,超声图像分割很难达到满意的效果,针对这一状况,将Gabor滤波器结合形态学操作应用到超声图像中目标的边界提取。首先对原始图像做预处理,去噪增强,然后再利用Gabor滤波进行目标区域特征提取,再经形态学腐蚀、膨胀等操作平滑图像,最后由sobel算子提取最终的边界图像。该法的关键之处在于Gabor滤波器尺度参数的选择,通过实验和分析得出了一组最佳尺度参数,取得了良好的分割效果,同时也验证了这一方法在超声图像分割中的实用性。     

医学图像的交互分割及三维表面重建

提出一种基于灰度信息的三维医学图像交互分割方法,并对分割提取的组织或区域进行了三维表面重建,在分割过程中,首先对图像进行滤波,确定阈值范围进行二值化,然后根据待提取组织或区域的特征,选取合适的数学形态学操作,最后对区域进行种子填充,这一过程是一个交互的过程,对提取出的区域用MT算法构造等值面,用灰度梯度法计算表面法微量,并实现高质量三维显示。     

基于Delaunay三角剖分的层析图像离散数据表面重建算法

提出一种基于Delaunay三角剖分思想的层析图像离散数据的表面重建算法。该算法考虑了组成最优重建表面的三角片的形态特点,以三角片集的内角矢量最大为优化目标,根据Delaunay三角剖分思想,采用局部判定的方法,逐次选取最佳几何形态的三角片,组成最优的重建表面。     

连续碳纤维混合3D打印工艺及仿生腿性能研究

基于连续与短切碳纤维复合材料双喷头混合3D打印工艺原理,本文研究了连续碳纤维在实验样条中的排布方式,对3D打印中连续碳纤维的层间布局进行工艺规划,并应用于四足机器人仿生腿的制造,以增强四足机器人仿生腿的承载能力。根据不同工况下四足机器人仿生腿的受力分析及静力学仿真结果,得到仿生腿受力时理论应力集中部位,并由此设计承载力实验对仿生腿30°外展工况持续施加力至额定载荷;通过仿生腿在承载力实验中结构失效的部位与仿真时理论应力集中处的对照分析,证明了仿真结果的准确性。依据仿生腿侧面受力时结构失效的测试评估结果,对3D打印仿生腿中的连续碳纤维的布局进行合理工艺规划,在不增大连续碳纤维整体含量的条件下对应力集中部位进行选择性增强,可在提高3D打印性价比的同时使仿生腿的最大拉升强度提升至310 MPa,从而达到更优的承载作用。     

Investigation of 3D crack propagation problems via fast BEM formulations

Abstact The simulation of 3D fatigue crack growth is investigated and in combination with suitable experiments it is aimed to identify a reliable crack growth criterion. To perform the crack growth simulation as effectively as possible the boundary element method (BEM) in terms of the 3D Dual BEM is utilized. The relevant boundary integral equations are evaluated in the framework of a collocation procedure. To compress the system matrix and to speed-up the solution procedure the adaptive cross approximation (ACA) method is applied. It is an algebraic technique acting purely on the system matrix itself. The efficiency of this procedure with respect to crack problems will be shown on both a standard fracture specimen and an industrial application.     

三维织造复合材料用导向套的表面结构研究

设计并制备了5种不同表面结构的导向套,采用单根导向套压出实验、三点弯曲实验,并结合破坏界面形貌的观察,研究了不同表面结构对导向套与树脂界面结合强度及其自身抗弯性能的影响。结果表明,相对于无加工的导向套,周向粗化后的导向套与树脂结合强度提高了56%。而轴向开槽导向套、径向开孔导向套及表面带嵌合槽的导向套与基体的界面结合强度相对无加工导向套,提高了40%~46%;带凸起结构对于界面结合强度的提高不明显。同时,周向粗化处理和带凸起结构的导向套,其抗弯强度与无加工的导向套相差不大;而轴向开槽、嵌合槽结构、径向开孔处理均不同程度地降低了导向套的抗弯强度,其中径向开孔对导向套的抗弯强度的降低幅度最大。晓国种