张量积等距曲面的样条逼近

在几何造型系统中,通常需要用低次有理参数曲线、曲面来逼近等距曲线、曲面.这篇文章主要研究张量积等距曲面的样条逼近.利用样条曲面和原曲面加权组合构造一个新的有理曲面,该曲面通过插值原曲面的等距曲面上的采样点,从而逼近等距曲面.此方法较为简单,逼近曲面的次数不会超过原曲面,逼近曲面能达到C2连续.由插值点决定控制点的个数和逼近所能达到的误差精度,而且可以通过调节权值使等距曲面达到最佳逼近.     

基于非均匀有理B样条的轻量化船体曲面逼近

在数字化船舶设计过程中,基于插值截面线生成的船体曲面控制顶点数过多,不利于后续曲面的光顺和修改;基于非均匀有理B样条截面线生成的曲面,形状不可控.针对上述问题,提出了一种轻量化船体曲面逼近的设计方法.该方法通过对截面线进行2次逼近,生成船体曲面.在一次逼近中,应用等弦差法对截面线进行离散,得到曲线上的离散数据点;在二次逼近中,以截面线的节点矢量为设计变量,将最小化所有截面线在最小二乘意义上的逼近误差之和作为目标函数,构建截面线优化逼近模型.根据问题的性质,对自适应改变染色体长度的遗传算法进行改进,将该算法应用于模型求解.实船船体曲面逼近和设计算例表明,应用该方法对船体曲面进行逼近设计是可行的,并能满足工程设计要求,同时还可以减少船体曲面设计所需的数据量,为其他复杂曲面的轻量化设计提供参考.     

基于渐进迭代逼近的等距曲线改进算法

提出一种基于渐进迭代逼近的等距曲线改进算法.该改进算法利用曲线段的高控制采样误差,在充分反映基曲线的形状特征的前提下尽可能地减少采样点数量.在采样点中选取等距曲线上的特征点作为主控制点,利用渐进迭代逼近方法插值所选取的主控制点,迭代过程中综合考虑法矢和参数化一致性两个因素以更好地控制等距逼近曲线的形状.最后,同样利用曲线段的高控制逼近误差,以避免误差过估,对得到的逼近等距曲线的B样条曲线实现更精确的全局误差控制.给出一些实例来验证该改进算法在采样点数量、所需控制顶点个数、迭代次数、误差控制、等距逼近曲线的形状控制等方面实现了性能的提高.     

结构可靠性指标计算的旋转梯度算法

结构可靠性指标计算是结构可靠度理论重要内容之一.在极限状态曲面非线性程度较高时,一次二阶矩算法经常不能收敛.为此提出了一种求解结构可靠性指标的旋转梯度算法.该算法以HL-RF算法为基础,迭代方向由迭代点处的负梯度方向与上一步迭代方向的线性组合确定.数值算例结果表明,该算法迭代格式简单,具有较强的适应性,即使极限状态曲面...     

基于切矢控制的B样条曲线逼近的PIA算法

提出了一种基于切矢控制的B样条曲线逼近的渐进迭代逼近(PIA)算法.一方面该方法将离散数据点的切失、曲率等几何特征充分应用到离散数据点的逼近问题上,利用切矢约束引导逼近曲线的走势,避免不必要的波动现象,获得较好的逼近效果.另一方面由于选取主特征点作为控制顶点,算法中控制顶点的数目小于数据点的数目,所以允许拟合较大规模的数据点.而且PIA算法的每次迭代过程中的各个步骤都是完全独立的,很容易被应用到并行计算上,可提高计算效率.最后给出了一些实例来证明方法的有效性.     

参数曲线的二次代数样条近似隐式化

参数曲线曲面和代数曲线曲面是计算机辅助几何设计和几何造型中两种主要研究对象.将参数曲线曲面转化为代数曲线曲面的过程称为精确隐式化.由于精确隐式化过程不一定可以实现,即使可以实现隐式曲线曲面的阶数高计算复杂,并且具有不希望的自交点和奇异分支,从而限制了隐式化的运用,所以寻求参数曲线曲面的近似隐式化问题成为很实际又重要的问题,提出利用二次代数样条曲线来实现一般平面参数曲线近似隐式化的一种算法.该算法得到的逼近曲线二次代数样条曲线既不会产生多余的分支和不希望的奇异点,又达到整体C2连续.实例说明,该算法是有效可行的.     

基于微粒群算法的叶片曲面形状误差评定

以涡轮机叶片型面的形状误差评定为例,利用NURBS曲线插值构造出截面设计曲线,提出一种四控制点法构造与测量点最近的NURBS截面设计曲线,建立了计算曲面形状误差的数学模型,并应用微粒群算法计算测量点到曲面的最短距离,实现了曲面形状误差的评定。通过与传统的BFGS和DFP优化方法的计算结果进行比较,表明该方法能快速准确地计算叶片曲面的形状误差。     

空间自由曲线形状误差计算的迭代逼近法

提出了一种新的空间自由曲线轮廓形状误差计算方法－迭代逼近法。基本原理是：在小误差条件下，把空间理论曲线离散为一系列小直线段，用点到直线的距离，构造实测点到理论曲线距离的近似解析公式；经多次循环迭代，最终获得的形状误差是最小区域意义下的近似。实验表明本算法运行过程稳定，结果准确可靠；算法的平均相对误差在５％的范围内。     

三次均匀B样条曲线插值数据点及其切矢的PIA算法

基于渐进迭代逼近算法生成插值数据点及其切矢的三次均匀B样条曲线.其基本思想是用偶数项控制顶点来对应拟合数据点,用奇数项控制顶点控制相应切矢逼近,根据迭代公式不断调整控制顶点,当迭代次数趋于无穷时,一系列迭代曲线的极限曲线插值于给定的数据点及其相应的切矢.用该方法构造插值曲线是一个迭代过程,不必解线性方程组.     

基于最少控制点的非均匀有理B样条曲线拟合

针对叶片型线的优化设计,提出采用自适应方法提取合适的节点来插值非均匀有理B样条(NURBS)曲线的算法,实现了满足一定精度要求的数据点云拟合以及控制点的计算.该方法首先通过点云外形特征提取主特征点,把主特征点作为节点插值NURBS曲线,通过德布尔递推公式求解控制点,然后根据误差及曲率信息自适应地增加节点反复迭代,直到达到要求的拟合误差精度,从而简洁有效地实现了大量数据点云的拟合.相比传统方法,该方法能够更快地达到要求的逼近精度,同时将误差与曲率信息结合起来调整节点,不仅适合于有局部大曲率及有噪声点的数据点云的曲率计算,而且可用于估计插值节点的数量和工业逆向设计中空间曲面控制点的提取,为优化设计奠定了良好的基础.     

汽车逆向设计中用NURBS曲面拟合点云数据

针对汽车的逆向设计,利用非接触测量方法中的CDD相机拍照法得到一组点云数据·将Tritop,Atos和CATIA三种软件联合应用,对点云数据进行了筛选、划分,用曲线拟合的方法做出了点云的特征线网格,并在此网格的基础上,利用NURBS曲面拟合技术,得出了点云的曲面造型·通过将拟合得到的曲面造型和原始点云数据的对比,对拟合曲面进行了误差分析·结果显示,只是在凹槽的边缘部位误差稍有增大,但也在很小的范围内变化,符合实际设计时的要求·由此证明,此种多软件联合应用的方法在处理曲面造型的逆向设计方面是可行的·     

Ishikawa迭代收敛点与最佳逼近元

研究了Ishikawa迭代收敛点与平均非扩张映射的不动点集中的最佳逼近元之间的关系.证明了Ishikawa迭代收敛点必是平均非扩张映射的不动点集中的最佳逼近元.     

空间中关于直线的对称问题

本文三维空间中，点、曲面、曲线关于直线的对称问题，从而给出了求点、曲面、曲线关于直线对称的对称点、对称曲面、对称曲线方程的方法。     

鞋楦数据光顺与建模

为提高鞋楦的加工质量 ,探讨了鞋楦曲面检测数据预处理技术之一的离散数据极坐标光顺法 .在此基础上 ,针对鞋楦曲面数据空间分布的局部不均匀性 ,阐述使用均匀 B样条进行鞋楦数字化曲线建模的两种途径 .它不但提高了建模的计算效率 ,而且能保证了鞋楦曲面锐边的建模质量 .     

三维空间表面电荷法的改进

为了有效地求取电气设备的空间分布电容值，对三维空间表面电荷法进行了改进。利用曲面三角形单元取代平面单元，并用二次多项式对内部点,可以更好地模拟电力设备的结构，获得高的计算精度。给出了单元上的数值离散格式，并将均压环对地电容作为算例进行了计算。结果分析表明，计算值与测量值间的相对误差仅有2％，两者有很好的一致性。     

基于纳米粒子链的表面等离子体的数值模拟

从电磁基本理论出发,深入研究了金膜上基于纳米粒子抛物链的表面等离子体的相互作用,由并矢格林函数求解波动方程,建立分层参考系统的电磁场模型.将纳米粒子抛物链划分为一系列立方单元,并利用耦合偶极子法将该积分方程转化为矩阵方程,从而计算出空间任意点的电场.此外,还给出了计算实例,并与国外的结果进行分析对比,证明运用的计算方法结果正确,算法快速.     

分段函数的光滑方法及其在曲线拟合中的应用

在分析复杂实验数据时,常采用分段曲线拟合方法.利用此方法在段内可以实现最佳逼近,但在段边界上却可能不满足连续性和可导性.为了克服这种现象,本文提出了一种分段函数的光滑算法,并给出了相应的误差分析.最后,给出了该方法在分段曲线拟合中的应用方法以及凸轮实验数据自动分段拟合的应用例子.     

线汇的纤维化及截面的应用

将线汇转化成向量丛后从理论上证明了这种转化的正确性,利用向量丛的截面理论证明了Backlund定理并给出一种固定边界而求面积最小的曲面的迭代条件。     

微切平面逼近三维散乱数据的研究

提出了三维散乱数据微切平面逼近的算法．基于曲面形状信息反映在三维散乱点集中，用三维点集中某点的邻域点集构造微切平面来近似表示该点处的局部形状，所有点的微切平面集合则构成了待构曲面的近似表示．通过欧几里德最小生成树对微切平面法矢方向进行调整使其达到整体一致性，该算法在三维散乱数据曲面重构中具有重要意义．     

逐步回归响应面法

在自适应过程中采用加权逐步回归对响应面进行拟合,有效解决了响应面函数中平方项和交叉项的聚舍问题,并可避免样本中存在的多重共线性造成的失真。算法根据迭代法中设计验算点附近的反馈信息对响应面的参数和形式同时作动态调整。由于样本点可以累积使用,每步迭代只需已入较少的样本点,使重分析的次数大为降低,适用于复杂结构的可靠性分析,数学和有限元算例表明,算法能在验算点附近精确,快速,稳定地逼近未知极限状态方程。