圆锥体与圆柱体的几何绕射理论绕射线寻迹

基于几何绕射理论研究了圆锥体以及圆柱体上精确的绕射寻迹方程，所得公式在射线寻迹上适用于远场与近场，比目前文献提及的方法更精确，数值计算结果在远场情况下与文献结果吻合，该方法应用于工程计算中能得到较为满意的结果。     

GTD中绕射线的寻迹

本文根据微分几何原理,从广义费马原理出发,导出了适用于圆锥和圆柱体上天线绕射线的寻迹方程。求解寻迹方程,便得到曲面绕射线的轨迹和边缘绕射点的位置,从而可以计算它的绕射场。最后,给出一些理论和实验数据,得到了令人满意的结果。     

UTD算法中平板二阶场的求解

根据惠更斯原理,平板二阶场的求场可以转化为一阶场的迭加,因此射线追踪就是平板二阶场计算的关键．按照镜像法的思想,提出了平板二阶场的射线追踪方法．对于反射—反射,反射—绕射,以及绕射—反射都可以根据源点或场点关于板的镜像点很容易得到解析结果;对于绕射—绕射,采用几何与代数相结合的办法,将二阶场的射线追踪转化为方程组的求解,给出了必要的理论证明以及算例,结果表明该方法精度和速度与数值搜索方法相比都有所提高．     

几何绕射理论应用中的后向射线跟踪问题

讨论了几何绕射理论应用中后向射线跟踪问题,给出陕面反射射线、曲面绕射射线、边缘射射线、曲面绕射－平面反射射线和曲面绕射－边缘绕射射线的跟踪方法,讨论了相关射线的遮挡问题。     

用射线追踪法设计和优化双柱面紧缩场反射面锯齿

利用几何绕射理论的射线追踪方法可以快速、直观的分析紧缩场反射面边缘锯齿对紧缩场口面场的影响，达到快速设计和优化锯齿的目的。文中给出了射线追踪方法。场分布与实测值基本吻合。     

基于NURBS的复杂扭变曲面空间光顺研究

阐述了一种曲面空间光顺的方法 采用NURBS(非均匀有理B样条 )方法对空间曲面进行定义 ,把扭变曲面在空间分割成小块曲面片 ,直达到分割的精度要求 ,从而避免了由二维定义到三维映射转换的误差 利用NURBS方法求解小块曲面片控制矩阵和控制点 ,通过重新定义曲面片的权因子和控制点来对曲面局部形状进行修整 ,从而使曲面在空间的光顺性得到保证 此方法应用于风机叶片的扭变曲面以及相关曲面 ,得到了理想的光顺效果 ,是一种比较实用的光顺方法     

基于NURBS的动态接触边界算法研究

采用非均匀有理B样条(NURBS)方法描述模具型腔曲线，系统地分析了基于NURBS法的工件与模具动态接触过程的变化机制，并提出了相关算法。通过H型锻件成形的模拟，证实了相关算法的可行性。从而验证了NURBS法对提高塑性有限元软件的通用性和模拟精度有重要作用。     

凸轮组的磨损程度和相对位置的检测

在很多轻工机械、机电一体化装置中,凸轮机构或凸轮组机构有大量的应用,由于凸轮轮廓与从动件是点接触或线接触,容易磨损,磨损后从动件不能按预期的运动规律进行工作,所以很有必要对凸轮轮廓进行测量并加以曲线拟合和误差分析来反映凸轮的现有状态。本文提出了一种检测方法,能够对凸轮表面磨损程度进行在线、非拆卸、直接检测,并可以对凸轮组之间的相对位置进行检测。对于检测结果,先利用非均匀B样条法对检测数据进行曲线拟合,再经过误差分析得出被测凸轮的理论曲线,进而确定误差值大小。该方法具有测量精确、易于操作、实用性强等优点,可有效反映凸轮轮廓状态。     

面向CAD/CAE集成的等几何分析

为有效处理有限元方法中对复杂构件曲线或曲面形状不能精确表示、CAE和CAD系统模型异构问题,采用一种新的数值计算方法——等几何分析方法,对1个基准测试样例进行了分析计算,并和有限元方法进行了比较,结果表明在网格划分密度相近的情况下,等几何分析计算精度高于有限元方法,并且其控制点网格生成和细化过程更为简单,易与CAD模型集成和统一,能够改进当前产品设计和分析环节相互独立、整体工作效率较低的行业模式,供工程技术人员参考.     

基于Bézier提取NURBS的二维线弹性等几何分析

等几何分析方法是用统一的语言描述几何模型和计算模型,打通了CAD与CAE模型上的不一致问题。研究基于Bézier提取NURBS的二维线弹性等几何分析方法,将Bézier提取操作符应用于NURBS,使NURBS的基函数分解成Bern-stein多项式,形成基于Berntein多项式的NURBS形式。相对于传统有限元分析,此方法Bézier单元高阶连续,求解精度更高;并以薄壁圆形梁模型算例验证了该等几何分析的实用性。     

机载脊喇叭天线辐射特性分析

基于一致性几何绕射理论分析飞机机体结构对安装在机背上的双脊喇叭天线辐射特性的影响,分析了机载双脊喇叭天线各辐射场分量的计算方法,计算了天线经简化机体散射后的方向图。仿真实验结果表明,机体对天线辐射特性的影响主要在机身表面的反射、结构边缘的绕射,而表面爬行波对天线方向图主瓣的影响非常小,其影响主要在后瓣。计算结果可为天线安装后辐射性能预测和最优化配置提供理论依据。     

侧馈偏置卡塞格伦天线的面赋形研究

为改善星载天线的宽角扫描特性,采用射线追踪的方法,通过优化的思想对侧馈偏置卡塞格伦(SFOC)天线的主反射面进行了面赋形设计．为增加反射面表达式的灵活性,设计时首先根据反射面的初始数据,以双三次B样条函数逼近其形状,然后以各馈源相位中心到与其对应的扫描口径面的路径等长为优化目标,通过Powell方法对样条函数的插值数据点进行调节,最终确定了反射面的形状．分析结果表明,面赋形工作有效降低了SFOC天线一维扫描和二维扫描过程中由相位误差带来的增益损失,改善了该天线系统的宽角扫描特性．     

NURBS曲线实时插补中S型加减速算法的研究

针对在高速高精度加工过程中非均匀B样条曲线(non-uniform rational B-spline,NURBS)的实时插补时,机床加减速容易出现冲击或者振荡现象,提出了S型加减速(S-shape ADC/DEC)前瞻方法。建立了曲线的S型加减速离散采样模型,提出了S型曲线加减速前瞻算法,通过此算法可以根据实际插补轨迹的几何特性,能够自适应地确定加减速点。仿真结果表明该算法可以在保证加工精度的同时有效消除加减速过程中对机床的冲击,提高加工精度。     

基于NURBS的复杂域边界单元改进方法

提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)理论的边界单元改进方法。该方法以原分网后的节点和单元数据为依据,按照平均取值的原则获取边界单元边界边上的控制点,根据这些控制点利用NURBS理论表示边界边,并可通过不断调节权因子,使分网后的边界更加接近真实边界。最后以VC++为平台,通过算例验证了该改进方法的有效性,并推导了改进后边界单元的形函数。     

基于长期沉降运营地铁隧道健康诊断

目的研究上海轨道交通二号线某区间地铁隧道运营期间的健康状况并进行诊断,得出实际运营地铁隧道不同时间不同区段的曲率半径分布规律．方法以盾构隧道的长期沉降为基础,从地铁隧道长期沉降出发,采用非均匀有理B样条法对隧道纵向沉降变形曲线进行拟合,并计算出相应曲率半径;然后通过修正的等效连续化模型,计算出5种临界状态下的隧道曲率半径及其他变形受力指标值．结果上海市地铁该区间隧道绝大部分测点处于《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》的地铁安全运营的要求范围内,即曲率半径不小于15000m;几乎所有测点均满足盾构管片抵抗0．5MPa水压的环缝张开量要求,即曲率半径大于2550m;随着地铁运营时间的增长,隧道曲率半径分布集中的现象有所削弱,说明隧道不均匀沉降状况逐渐加剧;地铁区间中位于车站和中间旁通道之间的区域,曲率半径分布集中,隧道不均匀沉降现象不太明显;靠近车站和中间旁通道附近区域,曲率半径分布相对分散,隧道不均匀沉降现象较为严重．结论系统地对弹性和塑性状态下的隧道纵向等效连续化模型进行了修正,完成了从具体指标上定量地对地铁运营隧道的健康状况进行诊断,对于城市地铁隧道运营监控具有指导意义．     

均匀椭球粒子的彩虹角分析

推导了适用于任意长短轴比椭球的光线追迹公式．利用此公式研究了平面波以任意方向入射到长短轴比较大的均匀椭球粒子的一阶几何光学彩虹角分布．研究结果表明,对于平面波正入射到长椭球的情况,当长短轴之比在一定范围内,不存在一阶几何光学彩虹角,并且这个范围随着粒子折射率增大而增大;当平面波斜入射到长椭球时,随着平面波倾斜角的变化,0°～360°范围内一阶几何光学彩虹角的对称性发生变化．对于平面波正入射到扁椭球的情况,一阶彩虹角分布与球粒子类似;当平面波斜入射到扁椭球时,一阶彩虹角随入射波倾斜角的变化情况与长椭球大致相反．此研究结果为长短轴比较大的均匀椭球粒子的粒度测量提供一定的理论依据．