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涡轮叶片的网格参数化方法及其寿命可靠性优化

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北京航空航天大学学报 2023年第10期49卷 2651-2659页

作者：雷婧宇雷倩楠李红宾贾贝熙西安近代化学研究所西安710065 西安航天动力试验技术研究所西安710100 中国航空研究院北京100029

涡轮叶片的寿命可靠性优化对保障发动机安全,提高发动机使用寿命具有重要意义。传统的确定性优化由于没有考虑不确定性因素的影响,其结果往往导致结构可靠性低,严重威胁发动机的安全。针对复杂的含气膜孔几何变量的涡轮叶片几何构型,提... 详细信息

涡轮叶片的寿命可靠性优化对保障发动机安全,提高发动机使用寿命具有重要意义。传统的确定性优化由于没有考虑不确定性因素的影响,其结果往往导致结构可靠性低,严重威胁发动机的安全。针对复杂的含气膜孔几何变量的涡轮叶片几何构型,提出局部参数化网格变形方法,在关注的叶片前缘部分采用六面体网格,并利用局部网格变形法实现其参数化变形,其他部分采用四面体网格,以缩短其网格划分时间,提高其网格划分效率。所提方法实现了不确定条件下的含气膜孔几何变量涡轮叶片的寿命可靠性优化,在满足可靠性约束和几何约束的条件下,使得涡轮叶片基于不确定性的寿命均值提高了18.36%。

关键词：涡轮叶片气膜孔网格参数化多模式耦合寿命可靠性优化

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网格参数化研究进展

软件学报 2016年第1期27卷 112-135页

作者：郭凤华张彩明焦文江山东大学计算机科学与技术学院山东济南250101

网格参数化是计算机图形学和数字几何处理的基本工具,有着广泛的应用背景.对网格参数化的研究进展进行了综述,主要从参数域和参数化质量两个方面介绍了网格参数化的研究现状.根据参数域的不同,讨论了平面参数化、基网格参数化、球面参... 详细信息

网格参数化是计算机图形学和数字几何处理的基本工具,有着广泛的应用背景.对网格参数化的研究进展进行了综述,主要从参数域和参数化质量两个方面介绍了网格参数化的研究现状.根据参数域的不同,讨论了平面参数化、基网格参数化、球面参数化以及曲面间的交叉参数化;根据参数化质量的不同,介绍了保长度的参数化、保特征的参数化以及致力于参数域简单的参数化.对参数化进行了分类介绍和讨论分析,概括介绍了每类方法的主要思想,讨论了每类方法的主要特性,对其中一些方法进行了比较分析,并对参数化方法存在的难点问题和未来可能的研究方向进行了总结,以期对参数化的研究进展有全面的了解.

关键词：网格参数化参数域参数化质量一一映射失真度量

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基于网格参数化的气囊抛光空间偏置轨迹研究

基于网格参数化的气囊抛光空间偏置轨迹研究

作者：潘晨昊长春工业大学

学位级别：硕士

当前,在航空航天、汽车制造、电子制造、医疗器械及光学制造领域,对曲面精密加工的需求越来越高。气囊抛光作为超精密抛光技术的一种,因气囊整体柔韧贴合度高,常用于曲面工件的精密抛光处理。在气囊抛光中,由于加工工艺、轨迹规划等原因... 详细信息

当前,在航空航天、汽车制造、电子制造、医疗器械及光学制造领域,对曲面精密加工的需求越来越高。气囊抛光作为超精密抛光技术的一种,因气囊整体柔韧贴合度高,常用于曲面工件的精密抛光处理。在气囊抛光中,由于加工工艺、轨迹规划等原因,常常会造成工件边缘效应不收敛。针对这种现象,本文提出一种可维持抛光边缘形貌的抛光偏置轨迹生成方法。该方法基于工件的网格曲面模型,以网格参数化技术为基础进行工件表面的轨迹规划,从而解决工件边缘效应收敛问题。本文主要研究内容如下:(1)研究网格分割点的识别方法并优化。首先使用最小二乘共形映射方法进行轨迹生成,对网格模型可展性公式进行改良。其次分析网格参数化共形能量产生的原因,研究了共形能量与高斯曲率的关系。最后基于两者的相关性提出了一种识别分割点方法,仿真结果表明该方法可降低网格参数化的共形能量。(2)研究气囊抛光的边缘效应处理方法。首先分析气囊抛光中边界效应的应对方法,确定使用提气囊法控制偏置轨迹行距的方法生成偏置轨迹。其次依据气囊抛光原理建立速度函数,使用赫兹接触理论建立抛光区的压力函数,利用Preston方程建立气囊抛光去除函数。最后基于去除函数确定偏置行距生成规则。仿真分析表明这种偏置规则可为提气囊法的行距控制提供保证。(3)提出一种偏置轨迹的生成方法。首先使用贝塞尔曲线分段拟合边界,利用贝塞尔曲线的法线进行偏置轨迹生成。提出一种偏置距离的改良方法,用于改良网格分割后,在残留变形下的轨迹映射。经计算,该方法可令映射后的轨迹间距更均匀。(4)基于偏置轨迹的气囊抛光实验验证。首先使用MATLAB生成改良偏置轨迹,其次使用Mastercam对比扫描轨迹、等高轨迹、网格参数化改良前后共四种轨迹进行仿真加工,对比四种轨迹变形程度,分析轨迹映射的均匀性。最后使用机器人气囊抛光系统开展抛光表面的边缘效应对比实验及光整抛光实验,最终表明该偏置轨迹可在一定程度上使边缘效应收敛,表面粗糙度可达(6=0.058)。

关键词：气囊抛光偏置轨迹网格参数化网格分割边缘效应

基于多目标能量优化的高质量网格参数化方法研究

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基于多目标能量优化的高质量网格参数化方法研究

作者：郑星友杭州电子科技大学

学位级别：硕士

网格参数化方法是将3D空间上的网格映射到2D空间中的算法。作为数字几何处理技术的基础工具之一,网格参数化技术在地图制作、曲面贴图、纹理地图、曲线拟合、曲面拟合、曲面渲染、网格变形等领域扮演着重要的角色。一个好的网格参数化... 详细信息

网格参数化方法是将3D空间上的网格映射到2D空间中的算法。作为数字几何处理技术的基础工具之一,网格参数化技术在地图制作、曲面贴图、纹理地图、曲线拟合、曲面拟合、曲面渲染、网格变形等领域扮演着重要的角色。一个好的网格参数化方法需要保证参数化后的网格低形变和无翻转,并且在计算效率上较高。对于高曲率网格,现有的网格参数化方法并没有对网格质量的次要目标进行优化。对于低曲率网格,现有的参数化算法生成的网格参数化结果在网格质量上区别较小,但是网格生成的效率较低,且对于网格边界的还原能力较差。针对上述问题,本文提出了两种网格参数化方法,其主要工作如下:1.针对高曲率网格,本文提出了一种多目标的网格参数化方法DMA,该方法综合考虑了对称Dirichlet能量(Symmetric Dirichlet Energy)、MIPS能量(MIPS Energy)和保面积能量(Area Energy)去设计失真能量函数。其主要步骤包括:通过凸组合参数化方法,快速构建出初始无翻转的参数化网格结果;基于优化能量,通过非精确的块坐标下降法对参数化网格进行优化。使用该方法生成的参数化网格在网格的共形性质、保面积性质和等距性质更好。2.针对低曲率网格,本文提出了一种高效计算的网格参数化方法ALFB(optimizing Angle and Length Free Boundary)。该方法根据边界边长和边界角度的值设计优化能量函数,并用优化后的角度和边长重建参数化网格的边界。ALFB方法的主要步骤包括:参数化网格边界的生成;边界防自交处理;网格内部点坐标计算。使用该方法生成的参数化网的边界更加还原,并且其内部三角形的形变较低。该方法参数化网格的效率也要高于传统的网格参数化方法。

关键词：网格参数化坐标下降法、无翻转约束边界优化拉格朗日算法

基于改进二次误差测度及网格参数化的三维人脸本征属性描述方法

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电子与信息学报 2010年第10期32卷 2307-2313页

作者：郭哲张艳宁林增刚 f陕西省语音图像处理重点实验室西北工业大学计算机学院西安710129

3维人脸特征描述是3维人脸配准及识别的关键技术。该文针对3维人脸高分辨率模型特征分布不均匀且存在信息冗余的问题,提出一种基于模型简化和网格参数化的3维人脸特征描述方法。采用半边折叠及自适应收缩代价加权等手段对基于二次误差... 详细信息

3维人脸特征描述是3维人脸配准及识别的关键技术。该文针对3维人脸高分辨率模型特征分布不均匀且存在信息冗余的问题,提出一种基于模型简化和网格参数化的3维人脸特征描述方法。采用半边折叠及自适应收缩代价加权等手段对基于二次误差测度的网格简化方法进行改进,克服原算法中存在重叠三角形和丢失细节特征的问题。同时,基于多分辨分析思想,利用特征约束的保形同构映射对简化后的3维人脸模型在2维平面进行保形展开,并由此构造多分辨2维本征属性图。该方法将3维空间运算问题简化为简单的2维图像运算,显著降低了计算复杂度。对GavabDB 3维人脸库的识别实验表明,该文方法能有效描述3维人脸的本征属性,同时对数据缺失具有较强的鲁棒性。

关键词：人脸识别网格参数化保形同构映射本征属性

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基于弹塑性变形的快速展平算法与网格参数化

计算机辅助设计与图形学学报 2010年第8期22卷 1266-1271页

作者：李宝军张向奎祝雪峰靳春宁周平胡平大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 大连理工大学运载工程与力学学部汽车工程学院大连116024 吉林大学汽车工程学院长春130022

针对复杂CAD模型的展平问题,提出在三角网格上数值模拟汽车覆盖件一步逆成形的优化算法,实现了对车身零件毛坯料的快速估计.首先对初始网格进行补洞与局部重新网格化等预处理,得到辅助网格;为了减少变形,采用基于能量释放的初始解预示算... 详细信息

针对复杂CAD模型的展平问题,提出在三角网格上数值模拟汽车覆盖件一步逆成形的优化算法,实现了对车身零件毛坯料的快速估计.首先对初始网格进行补洞与局部重新网格化等预处理,得到辅助网格;为了减少变形,采用基于能量释放的初始解预示算法,并用基于金属板材弹塑性变形的一步逆算法进行迭代优化,得到修正的展平网格,经后处理得到最终参数化结果.将文中算法应用到自由边界网格参数化上,通过大量数值实验和比较结果表明,该算法不仅适用于工业上的坯料预估,而且在网格参数化的面积、扭曲变形方面有明显改善,同时具有较好的保角效果.

关键词：车身覆盖件一步逆成形弹塑性变形三角网格网格参数化

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网格参数化与几何图像

系统仿真学报 2012年第9期24卷 1780-1784,1800页

作者：薛娟张勇孔德慧尹宝才北京工业大学计算机学院多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

将三角网格模型进行参数化并重采样生成几何图像,借助当前成熟、高效的图像处理技术,利用图像代替复杂三角网格进行数据处理,可以有效地解决三维几何数据压缩、传输、渐进表示等问题。作者引入了不同的参数化方法生成三维模型的几何图像... 详细信息

将三角网格模型进行参数化并重采样生成几何图像,借助当前成熟、高效的图像处理技术,利用图像代替复杂三角网格进行数据处理,可以有效地解决三维几何数据压缩、传输、渐进表示等问题。作者引入了不同的参数化方法生成三维模型的几何图像,并分析了Tutte重心映射法、离散保角映射法、离散保积参数化方法、Floater均值坐标法和几何拉伸参数化方法五种参数化方法在几何图像方法中对三维模型重构的影响。实验结果表明,采用几何拉伸方法所生成的几何图像具有最好的PSNR值和主观的重构质量。

关键词：几何图像网格参数化重新网格化数据压缩

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具有孔洞和不规则边界的网格参数化技术

宇航材料工艺 2011年第4期41卷 6-10,14页

作者：钱立宏谭昌柏李运平南京航空航天大学南京210016

针对凸组合参数化方法难以处理具有孔洞的网格模型,以及对不规则边界的网格模型参数化的边界处变形较大的问题,提出了一种新的参数化方法,首先通过拟合变分隐式曲面修补网格上的孔洞,并构造出较规则的附加边界,最后采用凸组合参数化方... 详细信息

针对凸组合参数化方法难以处理具有孔洞的网格模型,以及对不规则边界的网格模型参数化的边界处变形较大的问题,提出了一种新的参数化方法,首先通过拟合变分隐式曲面修补网格上的孔洞,并构造出较规则的附加边界,最后采用凸组合参数化方法进行参数化。通过曲面拟合实验表明,该方法引入的附加数据作为曲面拟合数据,最终的拟合曲面在孔洞以及边界处具有较好的光顺性,且该方法已应用于复合材料成型模具快速设计中的参数化曲面构建。

关键词：网格参数化孔洞不规则边界变分隐式曲面附加边界

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基于线弹性反向变形有限元法的网格参数化

机械科学与技术 2012年第9期31卷 1463-1467页

作者：彭威陈文亮鲍益东南京航空航天大学机电学院南京210016

针对复杂三角网格的网格参数化问题提出了一种基于线弹性反向变形有限元法的网格参数化方法。为了能够减少三角网格参数化带来的网格扭曲,首先采用保持网格伸缩内在量的方法将空间网格展平;然后以上述展平网格作为初始迭代解,建立线弹... 详细信息

针对复杂三角网格的网格参数化问题提出了一种基于线弹性反向变形有限元法的网格参数化方法。为了能够减少三角网格参数化带来的网格扭曲,首先采用保持网格伸缩内在量的方法将空间网格展平;然后以上述展平网格作为初始迭代解,建立线弹性有限元方法迭代方程,通过迭代求解使的网格节点残余内力或节点位移满足事先给定的收敛条件,最终求得网格参数化结果。计算结果表明,该方法能得到较好的参数化结果,非常适于复杂曲面的网格重划分等计算机辅助设计的应用。

关键词：三角网格网格参数化有限元法线弹性变形