半序多孔模型建模與仿真技術研究.pdf

1、多孔模型在自然界廣泛存在，如骨頭、植物根莖等。這些模型經過億萬年自然選擇形成，具有質量輕、性能卓越等優(yōu)良特性，有廣泛的產業(yè)應用前景。增材制造技術（或三維打?。┑目焖侔l(fā)展，也使得精確加工此類復雜模型成為可能。
　　本研究提出了一種新型的半序多孔模型，該類多孔模型結構單元相似，且宏觀上具有一定規(guī)律分布，為高效多孔模型建模和仿真提供了可能。研究了半序多孔模型的幾何建模及控制方法、快速仿真方法，并開發(fā)相關原型系統(tǒng)，使設計者能夠創(chuàng)建出復雜多

2、樣的半序多孔模型，彌補了通用CAD軟件系統(tǒng)對此復雜模型建模能力不足的缺陷，可促進相關領域的研究和應用。
　　具體來說，本文的主要研究工作包括:
　　1、首次提出了半序模型概念，實現(xiàn)了宏觀結構與微觀單元結構的耦合建模。通過模型六面體網(wǎng)格實現(xiàn)單元宏觀控制，通過標準微觀單元與一般單元映射實現(xiàn)微觀結構統(tǒng)一建模，系首次此類系統(tǒng)研究。
　　2、提出三種微觀結構建模方法:基于多邊形面網(wǎng)格、基于三向周期性極小曲面（隱式曲面）、以及基于

3、超公式的參數(shù)曲面建模方法，可滿足不同設計需求。進一步，通過三線性插值方法，建立了標準六面體微觀單元到一般六面體微觀單元的映射關系。此外，根據(jù)用戶指定的少量控制點，利用徑向基函數(shù)進行形變插值，實現(xiàn)了宏觀結構的形變控制。
　　3、根據(jù)模型單元相似，整體具有規(guī)則性的特點，引入了均勻化仿真方法，實現(xiàn)了多孔模型的快速仿真，克服傳統(tǒng)有限元方法計算量大的困難。
　　4、基于上述研究工作，構建了多孔模型建模及仿真平臺原型，實現(xiàn)了半序多孔模型