空间网格面片可见边界提取方法研究与应用

在计算机视觉和图形学中广泛应用三角网格来表示空间曲面,在许多应用领域基于边缘检测的2维图像处理技术已非常成熟,但空间三角网格面片边界提取,特别是沿某一方向可见边界提取方法还没有得到很好发展。本文提出一种求解三角网格面片可见边界算法,该算法根据光线方向和三角网格对应的法向量判断三角网格的可见性,从而确定三角网格面片的可见边界,再由各个三角网格具有可见边界边的数目标识三角网格的类型,接着依据三角网格类型确定面片的可见边界,该算法的时间复杂度为O(n)。最后以实例说明了该算法的可行性和有效性,并将该算法应用于卫星构型分析中的太阳翼遮挡分析计算模块,其计算速度、精度能满足工程实践要求。

三维建模中网格面技术的应用

结合三维CAD研究和大量的实际应用,对三维建模关键技术之一的网格面技术进行了分析和探讨,这些对于机械工程设计领域的工作具有一定的价值。

浅析散乱点云数据的三角网格面重构

逆向工程的研究有着重大的现实意义。本文先对逆向工程技术进行概述,然后介绍了散乱点云数据三角网格面重构的分类和经典算法,以及逆向工程的常用软件,最后对全文进行了总结。

沂南界湖公园服务建筑大跨度多波折面空间钢网格结构的分析与设计

以实际工程项目为例,探讨多波折面空间钢网格结构体系在大跨度结构中的应用。对项目进行重难点分析,选取折面空间钢网格结构体系,运用YJK和SAP2000软件进行弹性对比计算,采用YJK软件进行屈曲分析以及静力弹塑性分析,对该结构体系的动力特性、受力特点、稳定承载力等进行分析与研究。对分支柱结合柱脚进行综合设计,并对结构细部节点进行有限元应力分析。分析发现,该体系具有类似于桁架的受力特点和设计控制荷载。分析结果表明,合理设计条件下该结构体系适宜用于大跨度结构且具备足够的安全性,具有一定的推广价值。设计过程中采用的分析方法和细部设计措施可以为类似建筑工程提供参考。

高速直齿轮齿面有限元网格精准离散方法

为解决航空高速直齿圆柱齿轮齿面有限元网格精准离散的问题,提出一种可以适应轮齿啮合过程中齿面滚滑速度以及曲率半径变化的确定齿面网格尺寸的方法。根据齿轮啮合过程中的几何关系和主从动轮齿廓速度矢量关系,通过理论推导得出主从动轮齿廓上任意啮合点处的切向速度、相对滑移速度、曲率半径以及法向载荷的计算公式。以某航空发动机中的传动齿轮为例,利用公式计算得出航空发动机高速齿轮齿面曲率半径、切向速度、相对滑移速度以及载荷的大致范围。基于此范围,建立多组曲率半径适宜,转速和接触面网格尺寸不同且转速低及载荷恒定的圆柱滚子曲面接触有限元模型。利用两圆柱滚子曲面接触摩擦产生的滑移能损失模拟轮齿接触产生的滑移能损失,最终以滑移能损失仿真值与理论值之间的误差小于10%为前提,对比分析得出在不同齿面切向速度下,齿面网格尺寸与齿面曲率半径之间的最佳倍数关系。研究结果表明:选用合理的齿面网格尺寸能大大提高高速直齿圆柱齿轮有限元仿真结果的准确性。

地震资料面元小网格化叠前偏移

大庆长垣南部油田主力油层葡萄花油层发育在三角洲前缘，储层薄、小断层发育。井间河道砂体的边界识别、连通性研究，小断层识别和延伸方向的确定是目前制约油田高效开发的主要地质问题。提出并实现了一种面元小网格化叠前时间偏移技术，以提高常规面元地震资料的空间分辨能力，用于油田开发阶段精细刻画小断层、微幅度构造、砂体边界。首先分析了小面元偏移的技术优势和理论依据，给出技术实现过程，应用于大庆长垣南部1340km^2的三维地震资料重新处理，与正常面元偏移结果相比，大幅度地提高了成果剖面的横向分辨率。在杏六东Ⅰ区块（4．6km^2）解释应用中，与原来依据钻井解释结果相比，核销2条断层、新增2条断层，2条较大断层延伸变长、走向发生变化，消除多个由钻井资料确认的孤立断点，葡一油层组反射特征横向变化合理，提高了砂体研究能力。

基于面元网格化的空间目标光学特性计算方法

为实现复杂结构空间目标光学特性的工程化计算,基于计算几何的面元网格化思想,提出了一种空间目标光学特性计算方法.建立了空间目标标准几何结构、面元网格划分、面元遮挡、面元照度计算的数学模型,设计开发了空间目标光学特性计算软件.针对不同的卫星目标,进行了光学特性的计算,并将计算结果分别与解析法计算结果和试验测量结果进行比较分析,结果表明面元网格化的计算精度优于解析方法,且与试验结果相比其计算偏差小于一个视星等,满足工程应用的要求.

基于HyperMesh的Moldflow中性面网格实现技术

为了提高Moldflow中性面网格的创建质量和效率,本文采用了一种以HyperMesh为前处理工具的新方法,并说明了基于HyperMesh创建中性面网格的若干关键步骤,并以啤酒周转箱塑件为例,验证了HyperMesh所划分的网格可以正确输入到Moldflow中,并且网格质量良好。

渐开线蜗轮齿面建模与测量网格点计算

运用空间啮合原理推导渐开线蜗轮齿面及单位法矢方程式,并进行实例计算与齿面验证;对蜗轮齿面进行测量前的网格划分,得到网格点坐标值及单位法矢值。

三维面心立方网格下的直线生成算法

以菱形十二面体为体素构成的三维面心立方(Face-Centered Cubic,FCC)网格是六角网格在三维的一种推广,直线生成算法在三维图形和图像应用中是一个非常重要和基础的算法.文中首先研究了二维六角网格下基于附属菱形空间的直线生成算法,然后将其推广至三维FCC网格,得到了一种FCC网格下的直线生成算法,该算法在三维方形网格下的Bresenham算法的基础上,利用附属平行六面体空间的平行六面体与FCC网格空间的体素之间的一一对应关系生成直线.该算法应用简单的判断公式,一步最多可生成3个体素,且只涉及到整数运算,因而没有累计误差.

型面网格在汽车覆盖件拉伸模中的应用研究

对型面网格技术在汽车覆盖件拉伸模中应用的现状进行了分析;根据网格几何特点设计正交试验,分析了网格参数对接触压强的影响,研究网格参数对接触压强影响的显著性情况;根据实际应用情况,研究网格宽度单因素对接触压强的影响。

二十面体网格和经纬网格全球模式在中国区域模拟效果对比

为了评估二十面体网格全球模式MPAS和经纬网格全球模式WRF在中国区域的模拟效果,对比了两模式对2010年10月23—28日中国区域的涡度场、降水场、高度场和温度场的模拟效果,结果表明:在30和60 km准均匀模拟下,MPAS和WRF模式对中国区域500 h Pa高度处涡度场的模拟效果都比较好,但都难以模拟出局地的涡度极值中心,两模式模拟效果相当;从第3天的日累积降水的模拟结果来看,两模式基本都能模拟出降水分布情况,MPAS模式模拟结果整体要优于WRF,WRF对降水中心的模拟要优于MPAS;MPAS对高层高度场和温度场的模拟较好,WRF对中、低层的模拟较好,且WRF的预报时效性比MPAS长;网格分辨率的提高对MPAS模式模拟效果的改善不大,而WRF模式的模拟效果得到了提高.

基于三角面网格细化策略的改进种子填充算法

区域填充染色的一般解决方法并不适用于空间曲面。为解决该问题,提出一种适用于空间三角面网格的种子填充算法。通过改变种子点的判定方法,将平面种子填充算法扩展到空间三角面网格上,在细分三角面网格结构时,使用以轮廓线为引导的细分策略,并利用凸包的一些特殊性质对轮廓点进行筛选。实验结果表明,该算法可以较好地完成三角面网格的区域填充染色,在效率和填充效果方面都可以满足实际应用。

基于面搭接多重网格技术的全机增升装置绕流数值模拟

文章在多块结构化框架下,采用面积加权平均的方法进行通量守恒传递,并成功地应用于存在"剪刀差"的全机增升装置复杂外形绕流N-S方程数值分析。通过对某民机全机低速构形所进行的气动力数值分析,计算结果与风洞实验结果吻合良好,表明该方法可以比较好地模拟如此复杂外形的流动细节,从而验证了文中所采用的面搭接多重网格技术、网格生成策略及流场计算方法的有效性。

保持型面特征的网格曲面光顺算法

针对网格曲面光顺存在局部型面细节丢失及整体光顺效果差的问题,结合三角Bézier面片具有精确插值产品型面的优点及G1连续曲面具备整体光顺的特性,提出一种保持型面特征的网格曲面光顺方法,该方法从原始网格曲面提取型面特征网格,将其作为参数域构建G1连续光顺参考曲面,通过将网格曲面顶点调整到参考曲面上,实现网格曲面的光顺处理。实验证明该方法可在有效保留原始网格曲面细节特征的情况下获得理想的整体光顺效果,并且具备较高的运行效率。

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

基于面中心立方体(face-centered cube,FCC)网格的空间结构,由麦克斯韦方程出发,推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer,UPML)吸收边界条件以及近远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例,先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain,FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度,结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。

二十面体和经纬网格模式在正压情况下的模拟效果对比分析

利用MPAS(Model for Prediction Across Scales)和北京大学浅水模式(PKU_SWM)对余弦钟和Rossby-Haurwitz波理想个例进行了模拟。结果表明:在余弦钟测试中,MPAS能更好的模拟出余弦钟的基本形态,但模拟结果的绝对误差较大;网格分辨率提高后,MPAS模拟效果提升得更明显。在Rossby-Haurwitz波测试中,MPAS模拟的槽脊位置和强度更加接近于初始分布形态,PKU_SWM模拟的槽脊的强度偏强,位置偏西,MPAS模拟效果整体要优于PKU_SWM;网格分辨率提高后,两模式模拟效果都有较大的提升。

基于图像的三维裂隙岩体特征提取、简化及网格生成方法

为用最少的网格对高分辨率数字图像的三维裂隙特征进行简化表征,提出了一种基于图像的三维裂隙岩体特征提取、简化及其网格生成方法。首先采用中心面点提取算法将裂隙转换为一系列面,并对其进行网格生成、面片交叉标识及网格优化,以生成的裂隙面网格为约束生成四面体网格模型。然后采用体素和形状相似度两个参数对生成的面网格的代表性进行评估,通过最小二面角、半径比、边长比及体积比等网格质量度量参数对生成的四面体网格质量进行了评价。最后,以一个三维二值化岩石裂隙图像数据为例,对所提方法的有效性及可行性进行了验证。结果表明,该方法在保留裂隙主要几何特征的前提下较好地生成裂隙曲面网格。

单层折面空间网格结构临时支撑体系的设计与应用

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和施工难度,设计了两种临时支撑体系方案。通过有限元模拟计算结果的对比分析,确定采用四角锥台形胎架与标准节形胎架相结合的支撑方案,并将支撑与钢结构整体模拟计算结果与实时监测数据进行对比,验证了支撑设计的合理性与正确性。

基于邻接拓扑的流形网格模型层切多连通域构建方法

为了提高3D打印中复杂流形网格模型分层切片处理的效率与精度,提出基于邻接拓扑的流形网格模型层切多连通域构建方法.首先由层切平面沿分层方向创建分块区间同步分块所有网格面片,根据面片沿分层方向的坐标与分块区间的位置关系获得各层切平面的相交网格面片集;然后构建各层相交面片集所有面片的邻接拓扑关系;再设定初始面片,获取其一邻接面片作为递归邻接面片,递归遍历求解当前面片的邻接面片,直至与初始面片首尾重合形成网格面片环;继续执行网格面片环的递归遍历策略,直至当前层相交网格面片集的所有面片遍历完毕;最后由各层的所有网格面片环同步获得有序化的相邻面片间公共邻接边,进而求得有序的层切轮廓交点集,顺序连接有序交点构建层切轮廓环及连通域.通过成年人髋骨网格模型实例,验证了该方法的可行性与高效性.