基于Direct 3D的3维自由立体显示软件双视点设置

如何生成具有适当水平位差的左右眼平面图片是自由立体显示软件设计的核心问题。针对该问题,首先以双眼能够舒适地融合显示屏上的最大水平位差为依据,在M icrosoft D irect 3D构建的3维模型空间体系内,寻找模型空间的视点与显示屏上水平位差之间的理论关系;然后,以视者在真实空间浏览3维模型真实感强、视觉舒适为原则来确定模型空间视点位置和投射表面平移量;最后,还提出了调整立体视觉效果的参数,并阐述了它们对立体视觉效果的影响机制。该研究成果已经投入使用,并获得了理想的立体视觉效果。

Direct 3D对象的创建与渲染

介绍了使用Direct 3D创建和渲染 3D对象的一般过程 ,提出了纹理的Alpha混合功能、设置深度缓冲状态等增强场景逼真效果的优化方法 ,实现了景观的三维显示。

基于Direct 3D的动态地形仿真方法研究

动态地形使虚拟环境变得更加真实,他不仅反映地形对实体的影响,也能体现实体对地形的破坏,同时遭破坏后新地形又能反过来影响实体的行为,真正实现了实体与环境的交互。结合Direct 3D模型数据的开放性、使用的广泛性以及图形处理速度快等特点,探索以他作为图形引擎实现动态地形仿真的方法。并通过实例证明了方法的有效性。

基于Direct 3D三维图形的几何信息演示系统设计与实现

在多媒体时代,3D模型不断涌现,为人们提供了更加优质的图形画面效果。为了进一步提高人们的视觉体验,现利用Direct3D相关技术,设计一款功能完善、实用性强的三维图形几何信息演示系统。首先,根据系统设计原理及模块,完成对系统信息提取模块设计。其次,从几何信息高亮显示、旋转、平移及缩放等交互模块、图元拓扑结构信息展示模块、索引数据模块、顶点数据展示模块、信息交互模块等模块入手,完成对系统信息演示模块设计。最后,探讨了系统功能实现。设计的三维图形几何信息演示系统运行正常、可靠、稳定, 各个功能模块均满足设计相关要求。

基于Direct 3D的三维航迹绘制

为了充分利用飞行参数记录系统记录的飞行数据,提出一种对飞行参数进行预处理和利用Direct3D绘制飞行三维航迹的方法,采用以上方法绘制的航迹顶点和三角形图元数据量较小,程序运行流畅、性能稳定,能够满足飞行参数再现的需求。

Direct 3D中的粒子系统

本文讨论粒子的渲染、粒子管理和粒子系统的应用。

基于改进3D U-Net模型的肺结节分割方法研究

由于肺部CT图像的特征信息复杂度较高,经典3D U-Net网络在肺结节分割方面准确率较低,存在误分割等问题。基于此,提出一种基于改进3D U-Net的网络模型。通过将加入了密集块的3D U-Net网络和双向特征网络(Bi-FPN)融合,提高了模型分割精度。同时采用深度监督训练机制,进一步提高了网络性能。在公开数据集LUNA-16上对模型进行比较实验和评估,结果显示,改进后的3D U-Net网络,Dice相似系数较原模型提高4%,分割精度为93.9%,敏感度为94.3%,证明该模型在肺结节分割精度及准确率方面具有一定的应用价值。

基于PFC^(3D)的花岗岩剪切破裂细观裂隙与能量演化规律探究

为了探究法向应力对岩石剪切过程中细观损伤演化的影响,开展了不同法向应力作用下的花岗岩直剪试验与PFC^(3D)数值模拟试验,结合声发射信号监测及声发射信息特征值RA(上升时间与振幅的比值)与AF(声发射振铃计数与持续时间的比值)的分析,对花岗岩在不同法向应力作用下剪切变形过程中细观微裂纹及能量演化特征进行了研究,研究结果表明:基于平行黏结接触模型建立的PFC^(3D)模型,不仅在宏观力学参数与破坏模式上与岩石物理试验相近,而且在岩石细观裂纹与能量演化规律上也与岩石物理试验基本一致;花岗岩剪切破坏过程中主要产生张拉裂纹,峰值应力点前产生的微裂纹只占裂纹总数的10%~30%,且法向应力越大,峰值应力点前岩石内部产生的微裂纹数量越少;花岗岩剪切变形过程中,声发射信号可以分为平静期、稳定期和加速期,法向应力越大,平静期越明显,即法向应力对岩石内部微裂纹的生成起抑制作用;随着法向应力的增大,花岗岩剪切破坏过程中,声发射累计振铃计数与岩石内部微裂纹总数均逐渐增大;随着法向应力的增大,花岗岩剪切破坏过程中产生的剪切裂纹数量及其占微裂纹总数的比例均逐渐增加;花岗岩剪切变形过程中外力做功转化为弹性能与耗散能,随着法向应力增大,岩石剪切破坏所需总能量逐渐增大,弹性能与耗散能近似线性增大,且其中耗散能所占的比例逐渐增大。

用于紫外光辅助直书写3D打印的光敏硅橡胶墨水性能研究

基于巯烯点击化学反应,制备了一系列可用于紫外光辅助直书写3D打印的硅橡胶墨水,利用旋转流变仪、固体流变仪、紫外可见分光光度计等分析了交联剂巯基含量、白炭黑用量对光敏硅橡胶墨水流变性、透光性、光固化深度和力学性能的影响。结果表明,白炭黑用量和交联剂巯基含量的增加均能提高墨水的屈服应力,同时降低制品的透明性,从而降低固化深度;制品的力学性能受交联剂巯基含量、白炭黑补强效应、固化深度的综合影响。当交联剂巯基含量较低时,制品拉伸强度随白炭黑用量的增加而提高;但当交联剂巯基含量很高时,较高的白炭黑用量反而会降低制品的力学强度;可根据需求调节交联剂巯基含量和白炭黑用量,进而平衡墨水的各项性能,使墨水具有良好的可打印性。采用紫外光辅助直书写3D打印,可实现一般直写技术难以完成的无塌陷、大跨距结构的制备。

热解温度对直写3D打印石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料性能的影响

通过在碳化硅前驱体聚碳硅烷(PCS)溶液中加入石墨烯/SiC_(p)复合粉末,获得石墨烯/SiC_(p)/PCS浆料,采用直写3D打印(DIW)和高温烧结相结合制备了石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料。PCS在不同热解温度下具有不同的产物与性能,本文研究了热解温度对石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料性能的影响。800℃时PCS转化为非晶SiCxOy,随着温度升高至1500℃,非晶SiCxOy逐渐生成导电性更好的β-SiC与游离碳,石墨烯/SiC_(p)/SiC复合材料的电导率从0.93 S·m^(-1)升高至670 S·m^(-1)。1200℃时,复合材料抗压强度和容积密度分别达到最大的12.3 MPa和1.49 g·cm^(-3)。该研究提供了一种基于PCS浆料的直写3D打印工艺制备高导电轻质多孔石墨烯/SiC_(p)/SiC复合陶瓷的方法。

BC/CS复合水凝胶的3D打印工艺研究

以细菌纤维素(BC)和壳聚糖(CS)为基质的水凝胶同时具有细菌纤维素的高生物相容性和壳聚糖的抗菌性能,在伤口敷料、组织工程等领域获得了广泛的应用,但其3D打印仍面临困难。本文利用BC和CS的物理特性和其交联机制,制备出可用于3D打印的BC/CS复合水凝胶油墨,同时使用纳米粘土作为流变改性剂,提升水凝胶的自支撑能力。对于交联方法,不再采用传统的浸泡方式,使用喷雾器将戊二醛溶液均匀喷洒在打印样品表面,既不会破坏样品的结构,也可以达到交联的目的。接着,构建了一种适合BC/CS复合水凝胶打印的3D打印系统,并在此基础上研究分析了喷头挤出压力、移动速度、打印高度对水凝胶精度的影响。本文提出的方法有望实现BC/CS复合水凝胶的墨水直写(DIW)打印提供指导。

直写式3D打印碳纤维/碳化硅陶瓷性能优化

在陶瓷制备过程中,烧结工艺至关重要,不仅影响陶瓷的显微组织结构,而且决定着陶瓷的力学性能。因此,为提升碳化硅/碳纤维陶瓷样品的性能,优化烧结工艺。采用直写式3D打印的方式,以碳纤维/碳化硅为打印材料,通过三同轴喷嘴挤出打印,以4种不同的烧结工艺烧结打印的碳纤维/碳化硅陶瓷样品,分析不同烧结工艺对碳纤维/碳化硅陶瓷样品,组织和性能的影响。结果表明:经烧结工艺3,即浸渍液聚碳硅烷与二甲苯的比例为2∶3、以10℃·min^(-1)的升温速率达到烧结温度,烧结后的碳纤维/碳化硅陶瓷样品的组织和性能最好,其致密度可达到95.5%,抗弯强度可达到156 MPa。

直写3D打印TiC网络陶瓷/高铬铸铁复合材料的制备及性能研究

采用浆料直写3D打印技术制备了TiC网络陶瓷,并结合无压浸渗制备了TiC网络陶瓷/高铬铸铁复合材料。采用扫描电子显微镜对TiC网络陶瓷预制体与浸渗后的组织进行了观察,采用EDS对界面元素分布进行了分析,并对复合材料的硬度、抗压强度和耐磨性进行了测定。结果表明:复合材料中TiC线条与高铬铸铁线条在空间上形成了三维互穿网络结构,实现了空间韧化的效果,提高了复合材料的整体力学性能;随着复合材料中TiC线条体积分数的增加,硬度随之增加,抗压强度与耐磨性都表现为先增后减,在Ti C体积分数50%时达到最佳值。

直写式3D打印NdFeB永磁体工艺研究

针对钕铁硼脆性大、价格昂贵、不易切削加工的问题,提出了采用直写式3D打印方法制备钕铁硼。研究固含量及油酸分散剂对3D打印墨水的影响,发现墨水为90%磁粉,0.05mL油酸的黏度和稳定性最好。对挤出压力及打印速度进行研究,发现挤出压力为1kg/cm2,打印速度为30mm/s,打印的坯体成型较好,线条粗细均匀,长时间放置下未变形坍塌,成功制备出多种形状的钕铁硼磁体。研究发现120℃固化5h后的3D打印钕铁硼磁体依然保持较高磁性能。本文为低温制备复杂形状钕铁硼提供新途径,具有广泛的应用前景。

多自由度机械臂直写3D打印过程的可变角度参数影响研究

为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈,克服阶梯效应等缺陷,本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D打印平台,并采用硅橡胶材料开展打印实验,系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响,最终制备出高保形性的结构样品。研究表明:改变喷头引导角进行打印时,随着喷头引导角度的增大,硅泡沫线条宽度的一致性更高,且引导角大于0°时所打印的线条横截面形状规则,多层结构的成型效果良好,并可改善大跨距下的线条塌陷问题。本文实验结果揭示了打印高保形性硅泡沫的多角度工艺规律,与传统的竖直方向或法线方向相比,喷头引导角大于0°时打印的硅泡沫结构保形性更高,可为曲面传感器、共形天线等对保形性要求较高的应用场合提供借鉴指导。

FDM型3D打印机螺杆挤出系统的发展研究

近年来随着科技的快速发展,3D打印技术也发展迅速,其中FDM型技术使用广泛。螺杆挤出机构有对塑料颗粒进行输送、熔融、共混、剪切等优点,其与3D打印喷头的结合拓宽了材料范围。本文介绍了FDM型3D打印螺杆挤出系统的发展,针对不同的喷头螺杆结构进行了分析,并对螺杆的选择与设计给出建议,最后探讨了螺杆挤出系统目前存在问题和其发展前景.

基于Direct3D的虚拟战场环境中动态地形的实现方法

动态地形技术突破了以往地形结构不可破坏的限制,能够体现环境自身的内力作用和仿真实体的行为对环境的作用而引起的地形结构的变化[1],拉近了仿真与现实之间的距离。以最常用的不规则地形网格为研究对象,提出了通过建立“参照网格”来规则化的管理不规则网格的方法,分析了Direct3D环境中地形数据库的存储格式,给出了确定地面上任意一点在地形网格中的投影位置的遍历方法,基于以上,通过修改地形数据库内存数据实现地形外观的局部修改。

基于GML3.0与Direct3D的三维地形可视化研究与实现

三维地形可视化是三维GIS中的重要内容,本文分析了当前实现三维地形可视化的主要方法,对地理标记语言GML3·0以及三维图形库Direct3D进行了研究,并提出了利用GML3·0对空间地理数据进行编码以及利用Direct3D显示三维地形的方法,最后基于以上研究成果完成了一个三维地形可视化原型系统应用实例。

基于Direct3D与粒子系统实现喷泉效果

粒子系统是实现喷泉效果的有效方法,运用Direct3D中的点精灵作为粒子图元渲染喷泉粒子具有一定的灵活性。首先介绍3D图形函数库Direct3D及粒子系统的基本原理,然后运用物理动力学分析现实生活中的喷泉运动,构建出喷泉粒子系统模型并实现喷泉的三维效果。提出伪粒子黏度的方法,使多个粒子"黏合"形成不同大小的水珠,增强了喷泉的真实效果。