检索结果-南通市图书馆

基于Morse-Smale复形的CAD模型重构方法

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于Morse-Smale复形的CAD模型重构方法

北京力学会第30届学术年会

作者：任宏塬夏博陈雪乾杜建镔清华大学航天航空学院

拓扑优化(Topology Optimization,TO)是追求轻量化、多功能、高性能创新结构的有效设计方法,在航空航天、建筑设计和汽车工业等领域具有巨大的应用潜力。然而,目前拓扑优化的设计结果难以直接应用于工业设计验证、设计探索、模型详细设... 详细信息

拓扑优化(Topology Optimization,TO)是追求轻量化、多功能、高性能创新结构的有效设计方法,在航空航天、建筑设计和汽车工业等领域具有巨大的应用潜力。然而,目前拓扑优化的设计结果难以直接应用于工业设计验证、设计探索、模型详细设计与生产制造。因为目前最流行的拓扑优化方法生成的最优拓扑结果缺乏显式和计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)友好的表达方式,无法直接与工业CAD软件自动对接,难以集成到设计总流程中。解决这个问题的一种策略是直接将下游需求作为拓扑优化算法的约束。在简单的场景中这种策略简单实用、可行性高。然而添加约束必然会减少拓扑优化的设计空间,从而降低优化设计的性能。同时增加的约束会显著增加优化计算的成本,如果约束施加不当,可能导致优化失败。相比之下,将几何后处理、模型重构与拓扑优化算法分离更加稳健和灵活。拓扑优化得到的结构边界由大量三角形面片表达,很难进行进一步的参数化设计,且光滑化效果难以满足预期。基于三角形面片的后处理方法得到的模型包含大量密集且质量较差的面片,难以编辑且缺乏参数控制。非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)具有强大的造型能力,是国际标准组织(ISO)规定的工业产品曲面设计和数据交换的国际标准。传统的由三角形网格到CAD的模型重构过程需要大量的人工操作、依赖于设计人员的经验且耗时耗力。对于具有复杂拓扑构型的结构,逆向工程软件的拟合过程通常需要大量手动操作,自动化程度较低。Morse-Smale复形是一个微分拓扑和代数拓扑上的概念,来源于Morse理论,主要分析拓扑空间和定义在该空间上的函数(一般为实值函数)之间的相互关系。本文提出了一种面向三维复杂拓扑优化结果的新颖、稳健且自动化的CAD模型重构方法。其基本思想是基于Morse-Smale复形和非均匀有理B样条曲面拟合将拓扑优化结果转换为易于编辑的边界表示(Boundary Representation,B-Rep)模型。由于NURBS曲面基函数具有两个参数方向,在此重构方法中,结构曲面的四边形布局划分是NURBS拟合的前提。将粗略四边形布局的求解问题转换为输入的三角形网格模型上标量函数的构造问题。本方法能够得到更加光滑的结构边界,使用程序处理代替传统的繁琐复杂的人工模型重构,智能化与自动化程度高,能够获得数量少、尺寸大、控制点少的NURBS结果,符合CAD建模的基本思路。通过集成本方法,能够实现复杂拓扑优化结果的自动化几何后处理,从而打通应用场景-拓扑优化-CAD模型重构-生产制造的设计总流程。

关键词：模型重构拓扑优化非均匀有理B样条 Morse-Smale复形

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

面向自适应加工的精锻叶片前后缘模型重构

航空学报 2015年第5期36卷 1695-1703页

作者：蔺小军陈悦王志伟郭研高源张新鸽西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072 西安航天发动机厂西安710100

针对精锻叶片前后缘数控加工在加工边界出现"台阶"等问题,提出面向自适应加工的模型重构方法。首先,根据精锻叶片的特点给出前后缘加工工艺方案。其次,根据工艺方案建立在机测量模型并进行路径规划。在此基础上,依据前后缘实际几何型面... 详细信息

针对精锻叶片前后缘数控加工在加工边界出现"台阶"等问题,提出面向自适应加工的模型重构方法。首先,根据精锻叶片的特点给出前后缘加工工艺方案。其次,根据工艺方案建立在机测量模型并进行路径规划。在此基础上,依据前后缘实际几何型面参数以及理论模型各截面前后缘圆弧圆心和半径允差,提出重构模型圆弧圆心及半径搜索算法;根据各截面的测量点拟合线、理论截面线以及搜索的圆弧圆心和半径,建立重构前后缘模型。最后,通过对比重构模型与理论模型的偏差以及数控加工试验证明该方法能够有效地减小锻造叶片叶身实际型面与前后缘在衔接处的"台阶"缺陷问题,为复合制造工艺背景下精锻叶片前后缘加工成型提供依据。

关键词：精锻叶片前后缘自适应加工路径规划模型重构搜索算法

凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

汽车工程 2023年第2期45卷 273-284,323页

作者：伍文广田双岳张志勇金斌邱增华长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 湘电重型装备有限公司湘潭411101

自动驾驶汽车的凸凹不平道路和异常路面行驶,不仅要考虑道路曲率等因素,还需要对路面凸起、凹坑等特征和病害进行识别建模,提高车辆通过性、安全性和舒适性。为此,本文提出了一种基于激光雷达的凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法... 详细信息

自动驾驶汽车的凸凹不平道路和异常路面行驶,不仅要考虑道路曲率等因素,还需要对路面凸起、凹坑等特征和病害进行识别建模,提高车辆通过性、安全性和舒适性。为此,本文提出了一种基于激光雷达的凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法。首先,将局部加权散点平滑方法(Lowess)首次应用于激光雷达点云处理,提高了激光雷达点云数据的平滑性;其次,提出了基于斜率阈值分割的路面几何参数识别方法,通过设置斜率阈值对道路凸起与凹坑进行识别提取;再次,通过识别特征点云边界构建了带约束的分段多项式函数路面连续典型特征拟合数学模型。最后,通过建立的室内路面典型特征沙盘模型及路面实测数据,应用本文提出的方法,对凸凹不平道路的凹坑和凸起等特征进行了识别和模型重构。结果表明,分段多项式拟合方法在拟合次数5~6次时达到拟合效果极限位置,此时各个场景中92%的数据点拟合均方根误差在0~0.015 m范围内,本文提出的方法能准确完成凸凹不平道路几何参数识别,实现路面典型特征三维数学模型重构。

关键词：凸凹不平道路模型重构分段多项式拟合斜率阈值激光雷达

基于光滑变形隐式曲线的模型重构、应力分析与优化设计一体化方法

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机辅助设计与图形学学报 2018年第9期30卷 1765-1772页

作者：蔡守宇郭攀王恬赵军郑州大学力学与工程科学学院郑州450001

为克服传统计算机辅助结构优化设计方法中几何建模、力学性能分析和优化设计3个阶段相互割裂和模型转换耗时费力的不足,提出一种基于光滑变形隐式曲线的一体化优化设计方法.首先借鉴扩展超二次曲线的构建思想,定义一种参数少且变形能力... 详细信息

为克服传统计算机辅助结构优化设计方法中几何建模、力学性能分析和优化设计3个阶段相互割裂和模型转换耗时费力的不足,提出一种基于光滑变形隐式曲线的一体化优化设计方法.首先借鉴扩展超二次曲线的构建思想,定义一种参数少且变形能力强的隐式光滑曲线,并结合R函数对待优化结构进行模型重构;然后利用有限胞元分析方法,在固定网格下对所重构的隐式模型进行高精度应力分析;最后建立起包含von Mises应力约束的以体积最小化为目标的结构优化模型,并推导出相应的灵敏度解析计算公式.通过对典型支架结构实施模型重构、应力分析和优化设计,验证了文中方法的有效性.

关键词：隐式曲线模型重构固定网格结构优化应力约束

基于有限元模型重构的多物理场耦合空心电抗器优化设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电工技术学报 2015年第20期30卷 71-78页

作者：虞振洋王世山南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016

电抗器是电力系统中最为重要的设备之一,如何便捷地设计并优化该类电抗器已成为工程和学术领域的重要课题。本文将电抗器设计和有限元理论结合起来,通过给定的设计指标以及制造方提供的线规,采用遍历搜索法确定电抗器的初设结构参数,以... 详细信息

电抗器是电力系统中最为重要的设备之一,如何便捷地设计并优化该类电抗器已成为工程和学术领域的重要课题。本文将电抗器设计和有限元理论结合起来,通过给定的设计指标以及制造方提供的线规,采用遍历搜索法确定电抗器的初设结构参数,以此构建电抗器多物理场耦合有限元模型,求解其"磁场-电路"耦合场来获得电抗器设计优化所需的物理参数,以此代入基于以"层等电阻电压约束"为主、"层等电流密度约束"为辅的邻域搜索优化算法,计算得到优化后的结构尺寸,并按此对电抗器有限元模型进行重构,再次求解,形成一个迭代过程,反复进行该迭代过程,并设定一个收敛条件,最终得到最优解;以磁场求解的各线圈损耗密度为"桥梁",间接将磁场和"温度-流体"场耦合,求解出电抗器各个包封的温升,对所设计优化的结果进行校核。根据算法"重构"特点,采用Ansys软件实现一体化优化设计,以两个电抗器设计优化为例,优化设计结果与设计指标误差在10%以内,显示出该优化设计算法的实用性。

关键词：干式空心电抗器多物理场耦合模型重构优化设计层等电阻电压

液体静压主轴液膜剪切模型重构与试验反求研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

机械工程学报 2022年第9期58卷 107-118页

作者：熊万里原帅吴霜张翰乾叶颖汤秀清湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心长沙410082 广州市昊志机电股份有限公司广州511356

液体静压轴承由于具有精度高、刚度高、减振性好和无磨损等优点,在精密超精密机床主轴中获得了广泛应用。但现有的基于液膜牛顿剪切假设的液体静压轴承设计理论在实际应用中与测试结果存在显著的差别,难以满足液体静压主轴精确定量设计... 详细信息

液体静压轴承由于具有精度高、刚度高、减振性好和无磨损等优点,在精密超精密机床主轴中获得了广泛应用。但现有的基于液膜牛顿剪切假设的液体静压轴承设计理论在实际应用中与测试结果存在显著的差别,难以满足液体静压主轴精确定量设计的需要。在对液体静压主轴长期研究并跟踪其实际应用发现,按照最佳节流比原则设计的液体静压主轴,理论上的节流间隙和轴承流量等参数往往与实际采用或测试的参数存在显著差异,部分案例的差异达到40%以上。为了建立更精确的液体静压轴承设计理论,有必要对其基本假设——液膜牛顿剪切模型,进行重新研究。利用滚动轴承电主轴和液体静压轴承作为动力源和测试对象,建立了带回油槽的4腔液体静压轴承原理性试验台,利用该试验台进行了不同液膜间隙、不同轴颈表面粗糙度、不同转速和供油压力等条件下的轴承流量等参数试验,发现了不同参数条件下理论设计值和实际测试值的偏离规律。在此基础上,逆向重构了与试验测试结果吻合度高的液体静压轴承液膜压力流量模型,进而反求得到了数学形式上可能的液体静压轴承液膜剪切新模型;进一步通过对各类新模型物理意义的解读,选择确认了轴颈表面带滑移的液膜剪切模型。研究工作为进一步建立可准确进行液体静压轴承设计的新理论奠定了模型基础。

关键词：液体静压轴承液膜剪切模型模型重构超精密主轴

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

复杂薄壁构件自适应加工工艺几何模型重构

航空学报 2021年第10期42卷 300-310页

作者：冯亚洲任军学刘战锋韩晓兰西安石油大学机械工程学院西安710065 西北工业大学机电学院西安710072

随着制造理念和制造水平的不断提高,大量复合制造工艺背景下的近净成形叶片被应用到现役或在研的航空发动机中。该类叶片是典型的复杂薄壁结构零件,无精确定位基准,且成形一致性差。采用传统叶身定位,加工后的前/后缘、榫齿形状和位置... 详细信息

随着制造理念和制造水平的不断提高,大量复合制造工艺背景下的近净成形叶片被应用到现役或在研的航空发动机中。该类叶片是典型的复杂薄壁结构零件,无精确定位基准,且成形一致性差。采用传统叶身定位,加工后的前/后缘、榫齿形状和位置精度均难以保证,从而导致产品一致性差,易超差与合格率低。针对以上问题,提出一种面向自适应加工的复杂薄壁结构零件工艺几何模型重构方法。首先,建立复杂曲面的采样点分布模型,快速获取叶片精确成型区域的位置和形状;其次,提出基于特征曲线相似变形的模型重构算法,精确重构前/后缘非精确成型区域的工艺几何模型;最后,通过精锻叶片自适应加工试验进行验证。试验结果表明:该方法可有效满足以精锻叶片为代表的复杂薄壁构件自适应加工要求。

关键词：自适应加工数字化测量模型重构精锻叶片前/后缘

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

面向模型重构的设计理性知识粒度评价方法

计算机集成制造系统 2015年第1期21卷 1-12页

作者：敬石开占红飞刘继红王宽周竞涛北京理工大学机械与车辆学院上海飞机设计研究院北京航空航天大学机械工程及自动化学院西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室

为满足不同抽象层次设计理性模型重构的多样性量化需求,在设计理性建模的基础上研究了设计理性知识粒度评价方法。通过辨析知识体特性分析影响设计理性模型粒度的组成因素,建立了粒度度量方法,实现了统一的评价体系,为不同粒度设计理性... 详细信息

为满足不同抽象层次设计理性模型重构的多样性量化需求,在设计理性建模的基础上研究了设计理性知识粒度评价方法。通过辨析知识体特性分析影响设计理性模型粒度的组成因素,建立了粒度度量方法,实现了统一的评价体系,为不同粒度设计理性模型的转换、比较和优化提供了客观、量化的依据和目标。以压弯模具部分设计过程为例,验证了设计理性知识粒度评价方法对模型重构度量及指导的可行性与有效性。

关键词：设计理性模型重构知识网络评价知识粒度粒度变换

基于运动学模型重构的单关节故障机械臂容错路径规划

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

控制与决策 2018年第8期33卷 1436-1442页

作者：陈钢郭雯贾庆轩王宣北京邮电大学自动化学院北京100876

针对单关节故障机械臂的路径规划问题,提出一种基于运动学模型重构的容错路径规划方法.首先基于旋量理论进行单关节故障机械臂的通用运动学模型重构;然后分析机械臂的退化工作空间,并以运动性能平稳为约束对其进行栅格化处理;最后通过... 详细信息

针对单关节故障机械臂的路径规划问题,提出一种基于运动学模型重构的容错路径规划方法.首先基于旋量理论进行单关节故障机械臂的通用运动学模型重构;然后分析机械臂的退化工作空间,并以运动性能平稳为约束对其进行栅格化处理;最后通过改进传统的A*算法,在退化工作空间中搜索出能够满足任务要求的轨迹.以七自由度机械臂为对象进行仿真实验,验证了所提出方法的正确性和有效性.

关键词：机械臂容错模型重构路径规划