基于物理变形重构模型的装配仿真

考虑装配变形的存在,提出了一种基于变形重构模型的装配工艺过程仿真方法。采用有限元方法计算典型姿态下模型的重力变形,应用双三次B样条曲面重构变形后的装配仿真模型,完成装配过程的模拟仿真。以某型机机身侧壁板为例,针对其安装过程进行仿真,验证了该方法的有效性。

物理变形重构模型的装配仿真探讨

物理变形重构模型的装配仿存在较为严重的装配变形问题,在物理变形重构模型建构中,我们往往采用限元计算的方法,来衡量模型的重力变形情况,并且采用双三次B样条曲线重构已经变形的装配仿真模型。基于此,文章以某种型号的机身侧壁版装配仿真构建为例,证实这些方法的可行性和操作的安全性。

一种基于GPU的标量场驱动物理变形算法

基于标量场的变形技术是计算机图形学中的研究热点之一,其时效性问题一直未得到很好的解决.从自适应采样距离场的表示方法和基于物理的建模技术的优点出发,提出了一种基于GPU的标量场驱动的物理变形算法.在GPU上构造基于八叉树的自适应采样距离场(adaptively sampled distancefields,ADFs)对模型进行表示,将质点弹簧物理模型与ADFs相结合,依据物理动力学原理直接对ADFs进行控制产生模型的变形,在变形过程中对ADFs进行动态的自适应调整.为了避免由非规则结构引起物理上的非同质性,根据ADFs局部的空间分辨率大小来调整非均匀弹簧的刚度大小.实验结果表明,该算法具有较高的时间和空间效率,比CPU上的算法在时间上快一个数量级,可有效用于基于物理的交互式雕刻等动态应用中.

一种基于物理的实时细节保持变形算法

实时变形是计算机图形学研究的热点问题之一,复杂物体的实时变形至今仍未得到很好的解决.从物理变形方法和多分辨率网格编辑技术的优点出发,提出了一种适合于复杂弹性物体的实时变形算法.在预处理阶段,将原始精细网格模型进行简化以建立其基网格表示,基于基网格对模型的局部细节特征进行编码;在实时绘制阶段,在基网格上进行物理变形操作,并通过变形后的基网格和细节编码重构出变形后的精细网格.以上过程充分利用图形硬件的并行处理能力,利用像素处理器进行大部分计算操作.实验结果表明,该算法在变形过程中较好地保持了物体的局部特征,适合于表面细节复杂物体的实时变形应用.

在工程教育认证背景下的课程思政教学探索——以“金属塑性变形物理基础”课程为例

基于材料成型及控制工程专业的培养目标,结合工程教育认证理念,探索“金属塑性变形物理基础”课程思政教学改革。通过在课程目标中融入课程思政目标、在教学内容中挖掘思政融入点、在教学方式及考核方式中体现思政元素,培养学生的工程师素养、社会责任感、专业认同感。通过专业知识传授与道德培养、价值引领的融合,加强专业课程的育人作用,提升高校人才培养质量。

岩石圈板块变形物理模拟研究进展综述

岩石圈板块变形物理模拟是对板块构造演化的近似再现,代表了板块构造研究的一种主要方向。自然原型向实验模型的转换是模拟的理论基础,包括原型流变剖面的确定,原型与模型间比例关系的选取,实验模型流变剖面的建立。基于流变剖面的流变模型的结构为实验模型建构不仅提供了几何学、运动学以及动力学等方面的信息,而且在物质材料选取上提供物性方面的指导。文章最后对相关技术进行了阐述,并就华南-华北大陆板块碰撞模拟的关键问题进行了探讨。

一种基于物理的雨打树枝动态仿真方法

提出了一种应用物理学原理的树枝和雨滴交互作用的真实感动态仿真技术.树枝和叶柄被描述为一种方便由4种弹簧控制的三棱柱弹簧模型(extended three-prism spring model,简称ETPSM).树枝、树叶的运动源于树枝系统与雨滴相互之间能量的双向转换.二者之间的交互作用可以通过一种高效的技术很好地模拟.该技术被专门设计用来模拟液体在具有亲水性的非刚体表面上运动.当雨滴撞击树枝后,树枝会发生震动与转动;雨滴会沿着树叶表面流动,合并成一个更大的雨滴或者悬挂在叶片边缘;当雨滴从树叶边缘落下后,树枝会弹起并恢复到原来的位置.实验结果表明,该技术能够高效、真实地仿真雨滴撞击树枝系统后的相互作用效果,同时可以简单而有效地模拟杆状物体在外力作用下的弹性形变,诸如旋转、震动等.

应用于网上虚拟解剖的软组织变形模型

提出一种基于几何造型方法的软组织变形模型,并应用于一个基于VRML的网上动物解剖学虚拟实验室系统。在均匀性、各向同性、线弹性、形变假设的基础上,模型采用高斯函数作为变形的基本函数,并提供了用于控制变形范围、变形大小和变形时间的参数,同时对变形过程进行了变速光滑处理。实验结果表明,该模型计算量小,计算复杂度近似为O(n),易于控制变形,可应用于实时性要求高但精确度要求不太高的网上虚拟解剖教学。

骨架驱动的快速似然弹性变形

为能实现骨架驱动弹性体的快速变形,提出了一种新方法,它是通过构造和求解扩散微分方程,从骨架采样点旋转得到单元的旋转特征向量,进而得出旋转四元数经验预测公式直接构造计算域内单元旋转场.实验结果表明,文中的模拟系统在静力学模拟中,避免了繁琐的变形子步划分,提高了计算速度.在动力学模拟中,允许使用更大的求解时间步长,增强了变形系统的求解稳定性.同时,对于骨架关节点区域变形的模拟,较大程度地降低了用户的干预,取得了合理的效果.

Case study on the mechanics of NPR anchor cable compensation for large deformation tunnel in soft rock in the Transverse Mountain area,China

A study was conducted to analyze the deformation mechanism of strongly weathered quartz schist in the Daliangshan Tunnel,located in the western Transverse Mountain area.A large deformation problem was experienced during the tunnel construction.To mitigate this problem,a support system was designed incorporating negative Poisson ratio(NPR)anchor cables with negative Poisson ratio effect.Physical model experiments,field experiments,and numerical simulation experiments were conducted to investigate the compensation mechanical behavior of NPR anchor cables.The large deformations of soft rocks in the Daliangshan Tunnel are caused by a high ground stress,a high degree of joint fracture development,and a high degree of surrounding rock fragmentation.A compensation mechanics support system combining long and short NPR anchor cables was suggested to provide sufficient counter-support force(approximately 350 kN)for the surrounding rock inside the tunnel.Comparing the NPR anchor cable support system with the original support system used in the Daliangshan tunnel showed that an NPR anchor cable support system,combining cables of 6.3 m and 10.3 m in length,effectively prevented convergence of surrounding rock deformation,and the integrated settlement convergence value remained below 300 mm.This study provides an effective scientific basis for resolving large deformation problems in deeply buried soft rocks in western transverse mountain areas.

三次T-Bézier曲线的光顺延拓

将曲线的最小物理变形能量作为目标函数,提出了一种三次T-Bézier曲线曲面的光顺延拓算法。利用G2连续性作为约束条件,则延拓的曲线具有两个自由度,并取其中的一个自由度为零;基于延拓曲线的最小物理变形能量确定第二个自由度及延拓曲线的控制点,进而确定延拓曲线,重新参数化所延拓的曲线可以与原曲线在拼接点处C3连续拼接;此外,将该方法应用于双三次T-Bézier曲面的延拓。实例表明,该方法构造的曲线曲面具有较好的光顺性。

基于形状约束的曲面重构及应用

针对三维数据点重构自由曲面的光顺问题 ,探讨了一种基于形状约束的曲面重构技术。该技术基于能量优化思想 ,以物理变形能模型为目标函数 ,通过引入控制曲面形状的几何约束 ,从而实现曲面的三维重构。该方法不仅有利于重构曲面与CAD CAM系统的接口 ,而且有利于实现设计、制造、检测一体化。

长周期光纤光栅的几种制作方法

长周期光纤光栅是近几年出现的新型光纤器件,在光纤通信和光纤传感中有许多重要的应用。长周期光纤光栅低成本高效率的制作是其广泛应用的先决条件。简要叙述了长周期光纤光栅的几种制作方法。

Meshless simulation for skeleton driven elastic deformation

A meshless simulation system is presented for elastic deformation driven by skeleton in this paper. In this system, we propose a new method for calculating node rotation while applying a similar technique with stiffness warping to tackle the nonlinear large deformation. In our method, all node rotations are evaluated from sampling points in attached skeleton by con- structing and solving the diffusion partial differential equation. The experiments indicated that the method can enhance the sta- bility of the dynamics and avoid fussy sub-step calculation in static deformation edition. Moreover, rational deformation results for the area around the skeleton joints can be simulated without user interaction by adopting the simplified technique.

长周期光纤光栅的制作技术

由于具有一些独特的特性 ,长周期光纤光栅在光纤通信和传感系统中有许多的重要应用。长周期光纤光栅的低成本高效率制作是其广泛应用的先决条件。简要概述了长周期光纤光栅制作技术的最新进展。

带形状参数的二次TC-Bezier曲线光顺延拓

在计算机辅助几何设计中,曲线的延拓得到了广泛的研究,但很少触及带形状参数的TC-Bezier曲线延拓的问题。本研究用连续作为约束条件,将曲线的最小物理变形能量作为目标函数,再根据最小化延拓曲线的物理变形能量来确定该延拓曲线的控制点,进而确定延拓曲线,从而得出带形状参数的二次TC-Bezier曲线的光顺延拓算法。实例表明,通过合理选择参数来调整曲线的形状,可以将该延拓技术应用于较复杂的曲线曲面工程造型中。