在局部坐标系下的平面线段距离求解算法

针对现有CAD几何引擎和VLSI设计中缺乏高速、高精度平面线段距离求解算法的问题,提出一种基于局部坐标系的平面线段距离求解算法.首先通过坐标变换构建局部坐标系;然后根据2条线段的相对位置关系将平面线段距离求解归纳分类成12种可以直接进行最近点求解情形;最后通过求解最近点距离进而实现求解平面线段距离.采用集成电路线段数据和随机生成线段数据进行实验,实验结果显示,与对比算法相比,文中算法效率提高23%~35%;在4种临界情形下,仍能控制其计算误差,证明了其有效性.

蒙特卡罗仿真计算前处理平台的开发与初步验证

当前,核设施与核装备越来越大型化、精细化和复杂化,这种发展趋势将大大增加传统手工编写蒙卡仿真计算模型的难度。针对此问题,本文利用开源几何引擎Open CASCADE开发了蒙卡仿真计算前处理平台,前处理平台提供几何模型的建立与修改、材料模型的创建与输入,以及从CAD模型到蒙卡仿真计算模型的转换等功能,以优化传统手工建模过程。本文主要阐述了前处理平台的总体架构设计、功能模块的实现情况,以及从边界表示法模型到构造实体表示法模型的转换过程,并对不同复杂程度的CAD模型进行了蒙卡仿真计算模型生成验证,初步验证结果表明,前处理平台能自动输出蒙卡仿真计算模型,避免了手工编写计算模型文本,简化了蒙卡仿真前处理过程。

蒙特卡罗程序TRIPOLI自动建模方法研究

TRIPOLI是法国原子能署(CEA)开发的三维蒙特卡罗粒子输运计算程序,在反应堆物理分析、辐射防护设计、核安全评估等领域得到广泛应用。但是手工描述其输入文件耗时,容易出错,质量得不到保证。本文研究了TRIPOLI自动建模方法,实现了CAD工程模型与TRIPOLI模型的相互转换。通过对基准例题的计算分析,证明了其转换结果正确、可靠。

面向网络交互设计的扩展CSG模型构造

针对网络虚拟设计中三维模型数据流量大,实时交互难的关键问题,提出了一种扩展CSG模型以减少数据传输流量.首先建立了模型的形体表征及操作结构,并对传统CSG树进行语法扩充以构造操作历程树,从而将产品模型分离为表现模型和表示模型等几部分.表现模型完成网络前端的交互设计,表示模型作为加工制造工程的模型重构基础,两者通过核心模型联系并集成,从而提出了一种基于扩展CSG模型的全新网络设计模式.然后基于ACIS几何引擎,开发了相应软件系统,并结合具体产品设计的应用验证表明,该模式提供了一种开展网络设计的可行途径.

拓扑和形状集成优化设计

将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助设计加以有机集成,构建了优化设计模型;利用几何重构技术,拟合拓扑优化后的边界;在形状优化中,将设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立了边界节点移动速度场计算方法,有效地控制节点的运动,给出了相应的算法和计算表达式,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布使形状变为最佳。通过设计实例,证明了文中模型的合理性和方法的有效性。

连续体结构的拓扑与形状集成优化算法

以连续体结构的拓扑与形状优化设计技术作为研究对象,将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助设计有机地集成在一起,构建了优化设计模型;研究了用B样条曲线曲面逼近拓扑优化后的结构体边界,进行边界光滑处理;在形状优化中,设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立了边界节点移动速度场计算方法和边界形状调整方法及模型更新理论,有效地控制节点的运动,给出了相应的算法和计算表达式,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布尽快使形状变为最佳。设计实例的结果表明了本文所建立的模型的合理性和方法的有效性。

基于ACIS和优化排料的手机创新设计研究与实现

利用3D造型软件开发平台ACIS可以快速地生成造型各异的构件。优化排料的目的是根据给定待排样品对板材进行最优切割使得板材的利用率尽可能的高,利用ACIS软件生成手机构件,然后应用优化排料算法对手机进行优化布局。实验结果表明,该算法能够加快设计速度,拓宽设计思路,能够增强构件概念设计的创新性。

基于Open CASCADE的拱桥建模研究

几何引擎是三维BIM建模软件中的核心组件,对软件的性能、准确性、互操作性和用户体验等方面有着重要影响。商业软件的几何引擎虽然经过了多年的发展和优化具有较好的性能和稳定性,但常受限于软件厂商提供的API接口和商业软件所需要的系统环境,无法对底层数据进行访问或修改,灵活性较差,且不具备完全自主商业版权。基于开源几何引擎的应用在很多领域已有相关的研究成果,但在桥梁工程领域较少,基于开源几何引擎Open CASCADE对桥梁工程领域的模型构建技术进行探索,实现自主可控的桥梁工程三维建模平台,以拱桥为研究对象,结合几何引擎的模型构建技术,实现拱桥模型的创建。探索开源几何引擎在桥梁工程领域的建模实现能力,为实现更多桥型的三维建模以及基于模型更进一步的衍生应用积累经验,并为打造自主可控的桥梁工程建模软件提供参考。