刚架模型驱动网格曲面保特征变形

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1、第44卷第4期2012年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No4Aug2012刚架模型驱动网格曲面保特征变形辛运平1周来水1王琳2王志国1(1南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室，南京，2100162．哈尔滨航空工业(集团)有限公司，哈尔滨，150066)摘要：将刚架鲒构受力变形原理应用于网格曲面的变形设计中，提出一种新的曲面造型方法。通过建立与网格拓扑关系一致的刚架模型，运用刚架模型驱动网格曲面变形：即对刚架节点施加栽荷或添加几何约束反算出刚架节点载荷，在

2、栽荷作用下刚架变形驱动网格曲面变形。针对几何约束变形问题，建立以节点位移为变量，由栽荷最小和节点位移最小组成的目标函数，组合使用两种不同的最小化模型，实现不同的变形需求。在变形过程中，采用增大网格曲面特征区域所关联单元体弹性模量的方法．达到整体变彤中局部形状特征的保持，避免了传统方法中繁琐的特征信息记录奢式。实验结果表明，醢变形方法直观方便，可以产生理想的变形效果。关键词：变形；刚架；约束优化；形状特征中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1005—261S(2012)04—0526—06·PreservingFormFeatureinMeshSurfaceiDefo

3、rmationviaRigidFrameLiYunpin91，ZkouLaishuil，WangLin2，WangZhigu01(1．JiangsuKeyLaboratoryofPrecisionandMicro—ManufacturingTechnology．NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China：2HarbinAircraftIndustriaICo．Ltd。Harbin，150066．China)Abstract：Basedonthedeformationprincipleofri

4、gidframeunderforceinFEM，anovelsurfacemodelingmethodisproposed．Arigidframeiscreatedaccordingtotopologicalrelationofmesh，sothemeshsur—facedeformationcanbedrivenbyrigidframedeformation．Twowaysareintroducedtogetloadsthaturgerigidframetodeform，thatis，directlyexertingloadsonnodesofrigidframeandad

5、dinggeometricconstraintinteractivelytogettheinversecalculationofload．Aimingatgeometricconstraindeforma—tion，aconstrainedoptimizationproblemisestablishedwithminimizationofexternalloadandnodedis—placement．Indeformationprocess，theelasticmodulusofelementsassociatingwithfeaturesofmeshisincreased

6、topreserveformfeature．Comparedwithtraditionalmethod，sophisticateequationsdescribinggeometricfeatureinformationareavoided．Experimentalresultsshowthatthemethodisstraightforwardandcangeneratedesireddeformationresults．Keywords：deformation；rigidframe；constrainedoptimization；formfeature变形技术作为三维几何

7、造型强有力的工具，在计算机辅助设计(CAD)和计算机图形学(cG)等领域发挥着重要作用。近年来，自然、高效的变形技术逐渐成为国内外学者的研究目标，得到了快速发展。主流的变形技术主要包括基于几何变形和基于物理变形两种。基于几何变形方法根据物体自身的几何拓扑关系，通过调整物体控制点集的属性如位置属性和微分属性，运用几何计算实现网格变形。基金项目：国家自然科学基金(50805075，51075206)资助项目；南京航空航天大学基本科研业务费专项科研(NS2010138，NP2011018)资助项目}江苏省高校