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基于力密度方法的NURBS曲线和曲面变形框架
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学机械与能源工程学院,杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50575098).
中文摘要:

提出基于力密度方法的统一求解策略,实现NURBS曲线和曲面的精确变形。将控制网格类比为空间索网结构,分别建立外载荷变化最小、外载荷最小、杆阻尼长度最小和节点位移最小等四种表达不同几何和物理意义的最小化模型来驱动变形,并以控制顶点在变形前后的位移为变量,建立统一表达的目标函数方程,便于多个最小化模型组合使用,满足特定的变形需要。由于目标函数的二次性以及约束的线性化处理,优化问题可以通过Lagrange乘子法转化为线性问题进行求解。在计算中引入目标函数快速求解算法,使变形设计可以满足实时交互操作的需要。应用实例表明,该算法可以应用于细节特征设计和反求建模等复杂曲面造型。

英文摘要:

An effective solution for exact shape deformation, dealing with both curves and surfaces in NURBS form, is proposed based on the theory of force density method (FDM). Using an analogy between the control polyhedron and the bar network, four novel minimization models are constructed, i.e. minimization of the forces variation, minimization of the forces, minimization of the damped bars length, minimization of the nodes displacement, which represent different geometrical and physical properties. All objective functions are described by a uniform formula with the displacement of the control points and then the optimization problem is solved efficiently by using quadratic programming with linear constraints. For efficiency, a fast algorithm for evaluating the objective functions is applied and this makes the deformation suitable for realtime interactive design. Experimental examples show that the proposed method can be widely applied to complicated shape modeling, such as detail feature design, reverse modeling, etc.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603