基于弹性形变模型的自适应曲面细分建模

依据物体的几何特性来对曲面进行建模的细分算法近年来取得了卓越的发展并广泛应用于三维物体建模和动画制作，同时一些学者为了弥补基于几何的(geometry—based)细分建模方法在直观性上的不足，提出了基于物理的(physics—based)细分建模方法，这些方法大部分是采用有限元的技术结合传统的细分模式来实现的。虽然有限元技术适用于建立多种的物理模型，但是对于一些相对简单的弹性形变处理，其在计算复杂性及模型简洁性方面还可以针对具体的应用作一定的完善。本文针对材料力学中简单的可恢复弹性形变，使用柱状块体压缩拉伸模型(ICSCM)与自适应细分算法相结合的技术，在保证建模效果的基础上显著的减低了模型的复杂程度，并提高了细分算法的执行效率。     

齿轮挤压成形型腔流曲线曲面造型

流曲线曲面外型能极大地减小运动物体前进过程中的阻力,是曲面造型一个新的发展方向。文章基于这种理论把流曲线曲面造型引入到齿轮挤压成形型腔曲面设计中,系统地讨论了齿轮挤压成形型腔流曲线曲面参数方程的构造原理和建立方法,并应用Pro/ENGINEER建立了型腔的几何模型,初步实现了流曲线曲面型腔造型基本理论、数学建模和相关算法。     

可变形曲面的有限元模型

基于物理的造型方法是当今曲面造型研究的热点之一,可望成为今后曲面造型的实用工具。有别于他们提出的采用有限差分法将曲面离散化来构造和求解可变形曲面的方法,提出用有限元方法构造连续的可变形曲面,同时给出了自由曲面的有限元。     

模型意识要适时地渗透在物理教学中

物理学研究的是自然界中最普遍的物质运动，而运动的对象及其运动变化的过程，往往要受到自身和周围环境中各种因素的影响和制约，为了能概括出客观事物的本质属性，必须舍弃次要因素，突出主要因素，建立起突出物体基本特征及运动基本规律的理想模型，再用建立起来的模型代替实际的研究对象加以研究，产生效果将使复杂的问题简单化，抽象的问题具体化、有形化。建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受知识的能力。所以在物理教学中要适时地渗透模型意识，让学生明确物理模型的特征，物理模型在研究物理问题时所起的作用，知道高中物理中会接触到那些模型，从而达到自觉地运用模型解决物理问题。     

基于水平集的散乱数据点云曲面重构方法

提出了基于最小能量约束的水平集重构方法，用以解决由三维数据点云自动重构复杂拓扑结构物体模型的问题．其基本思想是将重构曲面看成是一个定义在三维空间的可变形封闭曲面，在曲面自身几何特征以及目标模型力的作用下，逐步逼近目标模型，其演变过程同时也是曲面能量逐步减小的过程．采用偏微分方程来表示曲面能量最小化的过程，将曲面进行三维空间网格划分，采用快速扫描法将三维数据点云转换为有符号的距离场，并给出了离散偏微分方程的数值解法．实验表明，基于水平集的三维曲面重构方法能够从初始表面自动收缩到目标模型，而且能够适应任意拓扑结构的复杂物体．     

基于细分优化方法的织物模拟

提出一种基于插值细分造型的织物模拟算法.通过对织物物理和几何属性分析,构造出一个带约束的几何模型,在改进的四点插值细分造型基础上,通过动态细分网格并结合曲面优化调整以达到高效模拟柔性织物自然行为的目的.克服了以往仿真方法中求解物理模型复杂、模拟过程难以控制的缺陷,简化了计算模型,提高了计算效率.最后,以织物模拟为例说明该算法的实现.     

Metropolis蒙特卡罗计算方法的新发展及应用

本文从统计物理角度阐述了Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ蒙特卜罗计算方法原理，了近年来成功应用于统计物理模型相变研究上这一方法的新发展，然后采用该方法考察淬火座稀释的二维ＸＹ模型以分析其相变状况。计算结果显示该模型相变存在，并同时给出相变温度近似值。     

浅析柔性织物仿真技术

计算机仿真技术一直是计算机图形学研究者感兴趣的研究课题。现有的仿真技术可以分为刚性物体的仿真和柔性物体的仿真两大类：织物是典型的柔性物体。本文的主要研究内容及工作包括以下几个方面：比较分析用于布料造型的几何法、物理法以及混合法各自的优缺点。在弹簧一质点模型的基础上，根据牛顿经典力学理论建立布料仿真的动力学方程，并对几种常用数值积分方法进行对比。     

物理模型的理论分析与构建

物理模型是物理规律和物理理论赖以建立的基础，物理模型方法是物理学家研究自然界最基本的方法．本文从理论上对物理模型进行了初步探讨，介绍了物理模型的概念，归纳总结了物理模型的基本类型，分析了建立物理模型的主要思维方法．     

物理模型的理论分析与构建

物理模型是物理规律和物理理论赖以建立的基础，物理模型方法是物理学家研究自然界最基本的方法．本文从理论上对物理模型进行了初步探讨，介绍了物理模型的概念，归纳总结了物理模型的基本类型，分析了建立物理模型的主要思维方法．     

利用遗传算法和人工神经网络的外形重构

给出了一种新的基于复变函数、遗传算法和神经网络的曲面重构方法，曲面可以用解析表达式的格式重构。根据确定的离散化样本集合，在均方差的意义上，这种表示法是最优的。我们采用的曲面表示方法是通过进化计算得到的，其中反复应用了交叉和变异操作，结合误差反传训练算法，直到满足终止条件。表达式最终被分类成一些基本函数的特征组合。这种方法可以用于3D物体的CAD模型重构和自由光滑曲面模拟。用VisualC 和MatLab演示了该系统，并且实现了在设计过程中的实时曲面可视化。     

多尺度大气边界层与陆面物理过程模式的研究进展

本文以大气边界层物理、大气动力学、土壤物理、水文学和生物物理等理论为基础,研发了一系列适用于不同时空尺度的大气边界层与陆面物理过程模式：（1）基于地表能量和水分平衡方程,构建了新一代北京大学陆面物理过程模式（Land Surface Physics Process Model of Peking University,LSMPKU）;（2）基于城市街谷冠层结构以及相应物理过程,构建了北京大学单层城市冠层模式（Modified SingleLayer Urban Canopy Model of Peking University,UCMPKU）;（3）基于计算流体力学理论,构建了北京大学街区尺度模式（Block Scale Model of Peking University,BSMPKU）．通过模拟研究表明：上述模式在各自的时空适用尺度上均能很好地模拟出相应尺度上的主要大气物理过程,在与其他同类模式的对比实验中表现出明显的改进和提高．     

清华大学物理系的粒子物理研究

介绍清华物理系粒子物理研究与教学的历史、主要的研究成果及目前和未来的研究发展方向.科研成果包括5个方面:非阿贝尔规范理论中的螺旋振幅方法;重夸克偶素;超出标准模型的新物理;中微子和低能强子有效理论.     

无人机飞行模拟仿真平台设计

为提高飞行控制算法的研发效率,降低研发成本,基于数字孪生技术设计一个无人机硬件在环飞行模拟仿真平台。从几何、物理和行为3个方面研究无人机数字模型构建方法,将物理实体以数字化方式呈现。设计一种多元融合场景建模法,依据属性相似归一原则进行建筑物划分,编制建模规则,研究曲面数量优化方法,在虚幻4引擎(unreal engine 4,UE4)中整合建筑物模型和高程图,创建真实地形地貌的三维可视化飞行场景。以四旋翼无人机F450为例,与飞行试验的对比结果表明,该平台满足了飞行模拟的实时性和稳定性要求,跟踪曲线误差小于2%,对后续控制算法优化和复杂应用场景试飞具有重要的应用价值。     

线结构光三维视觉曲面测量的自适应采样与建模方法

研究了线结构光视觉传感器曲面测量数据在商用ＩＤＥＡＳ中的建模问题,提出了一种基于曲率特征的自适应采样方法和采样精度评价指标．对扫描曲线进行采样,并经过对曲线间采样点的匹配、细分生成矩型网格数据,送入ＩＤＥＡＳ系统,建立曲面的ＣＡＤ 模型．最后给出了曲面建模实例,结果表明该方法使采样点能有效地反映扫描截面曲线的曲率特征,实现了与ＩＤＥＡＳ曲面建模数据格式的转换     

生物质压缩成型过程模型研究现状

概述了国内外生物质压缩成型模型研究现状,就生物质压缩成型的四个阶段分别论述并分析了在每个阶段所使用的力学模型,将各个模型的适用条件进行比较。发现传统的模型分为表示压力与变形关系的黏弹塑性模型和描述压力与压缩密度的数学模型,其中黏弹塑性模型较为常见。此外还有无须确定屈服面主要研究生物质内部特性以内时理论为基础的热黏塑性本构模型和以热力学理论为基础、以唯象法为原理、以自由能形式推导,通过内变量连续地描述材料的各种变形的黏弹塑性统一本构模型。其不以屈服面存在与否为前提,可以用一组方程描述材料的全部变形过程,指出了力学模型新的研究方向。     

基于新颖曲面测量技术下的自由曲面建模方法

基于一种新颖曲面测量技术的研究, 提出了一种利用ＮＵＲＢＳ技术进行复杂自由曲面建模的新方法, 该方法充分利用了测量出的丰富表面信息, 并在建模时可以计算出各测量点的权重, 从而使ＮＵＲＢＳ方法的优点得到了充分发挥     

百年诺贝尔物理学奖与现代物理学的发展

根据诺贝尔物理学奖颁奖项目的成就，把现代物理学划分为原子分子物理学，理论物理学，原子核物理学，粒子物理学，凝聚态物理学，光学，天体物理学，无线电学这八大分支学科，以获奖项目研究的时间或获奖成果间的内在联系为主线，介绍这些分支学科在20世纪所取得的重大成就及其发展轨迹，进一步展望物理学在21世纪特别是未来二三十年的发展趋势。