CATIA建模教程（七）——曲线和曲面连续分析

曲面设计过程中需要分析曲线、曲面的形状、连续性等情况。以确定设计的曲线、曲面是否达到一定的要求。本文主要介绍连续性的定义，以及曲线和曲面的连续性检查。这些功能包含在创成式曲面设计（Generative Shape Design）、自由曲面设计（Free Style Shape Design）及汽车A级曲面（Automotive Class A）等模块中。但不同模块所包含的分析功能可能有差别。可以切换到不同的模块中调用相应的功能。[编者按]     

曲面品质分析方法研究

在对目前所有的曲面品质分析方法进行分类的基础上,详细介绍了各种方法的思路、原理和计算过程,并分析了基于一阶微分曲线的分析方法之间的内在联系.最后,通过实例对最常用的反射线法、等照度线法和高亮线法的曲面品质分析过程进行了详细阐述,这些方法证明能对曲面品质进行有效的分析.     

有限元分析在薄壁铝合金产品设计制造工艺中的优化应用

一、前言 MSC.Patran是MSC公司开发的有限元前后处理系统,其开放工程分析框架结构功能强大,对CAD软件、FEH软件和材料信息系统开放,具有强有力的网格生成功能、逼真的结果可视化功能.同时,Patran提供编程语言--PCL语言,是用户进行专用软件二次开发的工具.其CAD造型功能不仅可以设计复杂的三维曲线曲面,同时可以进行实体造型设计.     

曲面构件一体化超声自动检测方法研究

曲面型构件超声检测工艺复杂,技术难度大,为了提高对这类零件的检测质量和效率,必须获取曲面构件的造型信息,进行路径规划,使检测路径能够贴合构件的型面.为此,分析了国内曲面构件超声检测的现状,提出了包括超声测距、曲面反求和10-DOF机械手的改进的一体化超声检测系统.系统的特点包括:①采用超声探头测距、曲面反求的方法,解决了复杂曲面构件CAD数据的问题.②采用Denavit-Hartenberg方法建立了面向曲面的检测机器人运动学模型,将反求得到的零件CAD模型离散化,通过逆向求解运动学方程,得到控制超声探头走位的运动点位文件.③基于反求得到的零件CAD数据,设计了一种灵敏度自动补偿的算法,以配合曲面构件厚度的变化.该系统具备技术成熟、成本低廉,能够用于检测各种曲面零件,适用于广大中小型企业.实验结果表明,这种方法能够成功地对曲面构件进行自动检测,检测效果良好,检测质量可靠.     

曲面片的可展切曲面及其映射分析

论文以微分几何可展曲面理论为基础,提出了过曲面曲线构造其可展切曲 面的方法,得出了可展切曲面的表达形式,对可展切曲面进行了分类,通过建立两曲面间的 映射关系,实现了它们间整体与局部的映射分析,较准确地把握曲面的变形情况,并通过实 例对方法进行了验证。曲面片可展切曲面的方法可以应用于曲面设计、曲面近似展开和纹理 映射等方面。     

高速犁犁体曲面结构规范化设计及模态分析

南疆地区是我国重要的农产品生产基地,由于独特的地理位置,农田土壤存在土壤板结及盐碱度高的现象,严重阻碍了农作物的正常生长.为保障农业可持续发展,耕深作业成为改善土壤环境的必备环节,而高速犁是实现高效耕深作业的重要耕地机械,但是国内高速犁基础设计理论缺乏完整性、系统性以及规范性,这是导致国产高速犁的高速适应性与进口高速犁存在一定差距的关键因素之一.高速犁是作业速度在7km/h以上的耕地农机具,本文以高速犁犁体曲面为研究对象,主要研究高速犁犁体曲面设计方法及结构参数对其固有特性的影响.首先基于水平直元线法,提出了高速犁犁体曲面的设计方法,并对高速犁犁体曲面进行规范化设计,形成了一种相对完整和规范的高速犁体曲面设计方法.其次利用有限元软件对特定高速犁犁体曲面进行模态分析,得到高速犁犁体曲面的固有频率及振型.最后研究了高度偏差量、导曲线开度、导曲线安装角和铧刃角的变化对高速犁犁体曲面固有频率的影响.本文研究结果为高速犁结构设计和优化提供参考依据,并对高速犁基础设计理论进行适当补充.     

CATIA建模教程(九)——曲面截面形状分析

曲线的质量关系到构建曲面的质量.虽然曲线是高阶连续的,但曲线的形状也是有很大的关系,需要通过一些分析工具分析曲线的质量.同样地,曲面分析也可以用类似方法来分析曲面质量.本文将主要分析曲线及曲面边线的曲率变化情况,并依此为基础分析曲面截面的曲率变化情况.     

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法.通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法.该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面.采用该方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率.     

基于散乱点的任意拓扑曲面建模及绘制研究

对曲面建模进行了研究,提出了一种基于散乱点的曲面重建方法.给出三维空间的散乱点,采用3个步骤重构出三角化曲面:首先按近似共面程度对点集聚类,把接近共面的点归为同一类,然后根据空间点的邻接关系进行局部调整,最后对点集和点集之间的区域进行三角割分,得到三角化曲面,所得曲面用OpenGL进行绘制.     

多连通曲面离散点集的3D三角划分算法研究

在对非封闭曲面、简单封闭曲面和多连通封闭曲面的特点进行分析之后,提出了一种多连通封闭曲面离散点集的3D三角划分算法.该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片,直接在3D空间根据曲面的形态变化向前逐层推进生成三角网格.算法同时还适用于非封闭曲面和简单封闭曲面两种情形.实验结果表明,该算法的划分效果优良,能够满足曲面重构的需要.     

CATIA建模教程(四)——放样曲面在曲面造型中的应用

放样曲面也称为多截面扫掠曲面,可以通过多条截面线,控制所生成曲面的形状,在设计中具有广泛的应用.放样曲面与扫掠曲面中的轮廓扫掠功能有一些类似,都是通过截面线并且沿着导引线进行扫掠,从而形成一张曲面.     

NURBS曲面多分辨率光顺拼接及其在复杂产品变形设计中的应用

针对复杂产品变形设计中曲面拼接问题,提出基于小波基多尺度分解的NURBS曲面多分辨率光顺拼接与融合方法.首先根据小波分析的多分辨率理论将样条曲面分解为相互正交的两部分,其中低频粗样条函数表示光顺曲面,高频曲面细节函数表示曲面噪声部分;然后利用曲面曲率特征,在B样条小波基多水平分解过程中光顺处理曲面;最后通过设定适当的阈值过滤曲面噪声部分,重构光顺曲面.实验结果表明,文中方法既能保证拼接曲面的几何连续性,又增强了曲面外形的整体光顺性.     

Loop细分小波对网格模型的多分辨率分析

高分辨率网格模型因其数据量庞大,对其在网络中很难进行实时处理,因此,根据Loop细分模板,将边点作为小波的细节信息构造出了Loop细分小波,用于对网络模型进行多分辨率分析.该方法未涉及曲面几何拓扑关系,因而不受曲面拓扑特征的影响,具有很强的适应性.利用其对三维网格模型进行多分辨率分析,得到的低分辨率模型轮廓逼真,面片数量大幅度减少.由于该方法对细节信息取舍尺度还不能用统一的公式确定下来,因此只适合对模型做一些简单的处理.     

三角形拓扑网格上曲面造型的切割磨光法

本文考虑三角形拓扑网格上的自由曲面造型方法.讨论了三角形拓扑网格上的切割磨光方法,研完了生成曲面——TC曲面的性质,给出了生成TC曲面的两种算法,并对算法进行了分析.结果表明,TC曲面具有凸包性、几何连续性、局部性、插值性等许多良好的性质,适合在曲面造型系统中采用.     

基于CAD/CAE的卡扣模具快速设计与优化

为提高塑料卡扣模具设计的速度,利用ImageWare对塑料卡扣进行点云数据处理、特征线网格划分和曲面重构;将重构的塑料卡扣模型导入UG,借助UG的曲面修复功能缝合不连续的曲面,并以STL格式保存;利用UG的Mold Wizards模具设计模块,根据已保存的STL格式卡扣模型建立模具装配模型,设计分型面,生成模具成型零件的三维实体模型;用Moldflow/MPI进行塑料卡扣注射成型分析.结果表明采用优化后的模具设计参数与实验结果基本吻合。     

采用等几何质点-弹簧模型的布料动态仿真方法

为了高效实时地模拟出布料的动态效果,提出一种基于等几何分析思想的布料动态仿真方法.首先使用张量积Bézier曲面来构建布料几何模型;然后对布料的质点进行受力分析,并直接在该曲面上进行质点-弹簧模型数值求解;最后将更新后的质点的位置和速度变换到等几何布料曲面的控制顶点上,进行实时的碰撞处理.实验结果表明,该方法无需预先对布料进行三角网格剖分,可精确地表示布料几何模型;同时在较少的自由度数目下,可得到高精度的动态仿真效果,提高了仿真效率;可在CPU仿真环境下进行实时的动态仿真,适用于对实时性要求较高的虚拟试衣等工程应用领域.     

CATIA软件在车身曲面重构中的应用

本文以某车门点云为例,详细阐述了CATIA在车身曲面重构中的流程,并具体介绍了该软件在曲面重构中点云分块、构造曲面以及曲面分析等问题上的解决方法.     

用Pro/ENGINEER进行多段多头螺旋齿面端面凸轮的精确建模

本文通过对多段多头螺旋面端面凸轮齿面方程的分析和处理,以及对Pro/ENGINEER软件的参数化曲线和曲面建模功能的运用,以活齿端面谐波齿轮传动机构的波发生器端面凸轮为例,阐明了Pro/ENGINEER软件在实现满足复杂运动规律的空间曲面立体的精确建模方面的应用.     

基于分段插值技术的车削加工有限元精密预测

针对车削加工中存在的复杂曲面粗糙度和数值模拟精度不高的问题,基于慢刀伺服方式对复杂情况下的车削曲面执行粗糙度分析以及数值模拟。首先,利用车削加工的环曲面理论和线性分段插值原理,进行车削加工的有限元二次软件开发,可实现对复杂情况下的车削曲面加工刀具的动态模拟;其次,基于物理分离原则、Coulomb摩擦力模型以及Johnson Cook材料本构模型,构建复杂情况下基于有限元模拟的车削曲面仿真加工模型;最后,基于所提模型对车削曲面的粗糙度进行预测分析。实验结果显示,所提模型的实验测试值与模拟值之间的误差相对率为5.06%,具有很好的预测效果,验证了所提模型预测方法的有效性。     

I—DEAS软件的曲面建模功能在烟草机械中的应用

介绍了如何应用I—DEAS软件的曲面造型功能，进行烟草机械中的异型件复杂曲面的设计。以便实现零件的设计、工艺分析和加工一体化。从而提高烟草机械异型件复杂曲面的表面质量。