空間結(jié)構(gòu)曲面生成與網(wǎng)格劃分技術(shù)研究.pdf

1、隨著市場(chǎng)需求的多樣化、個(gè)性化發(fā)展,空間結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中復(fù)雜體型建筑設(shè)計(jì)越來越多,對(duì)空間結(jié)構(gòu)提出了自由型曲面找形設(shè)計(jì)要求.行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件多采用傳統(tǒng)的解析函數(shù)曲面,用于自由曲面建模設(shè)計(jì)有一定難度.而在工業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域CAGD(計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì))的Bézier,B樣條,NURBS在自由型曲線曲面設(shè)計(jì)中獲得了廣泛的研究和應(yīng)用,其先進(jìn)思想可供我們借鑒.該文將CAGD的理論引入空間結(jié)構(gòu)曲面設(shè)計(jì)中,對(duì)自由型曲面造型做了一些基礎(chǔ)研究工作.

2、首先,該文介紹了CAGD中自由曲面造型技術(shù)的歷史、分類、特點(diǎn),特別對(duì)該技術(shù)研究與空間結(jié)構(gòu)曲面造型相結(jié)合的意義進(jìn)行了扼要的描述,回顧了空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用軟件的發(fā)展歷程及在曲面造型方面,國內(nèi)軟件技術(shù)與世界先進(jìn)水平的差距.然后,從自由曲面造型技術(shù)各種方法的特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用、相互之間的比較等各個(gè)層面對(duì)曲面造型方法作了綜合評(píng)述,并集中介紹了幾種常用的基本的曲線曲面造型方法,如Bézier方法,B樣條方法和非均勻有理B樣條(NURBS)方法等,討論了它們

3、由控制點(diǎn)正算出曲面和由型值點(diǎn)(數(shù)據(jù)點(diǎn))反算控制點(diǎn)構(gòu)造插值曲面的過程,并將這些方法的在空間結(jié)構(gòu)曲面設(shè)計(jì)方面可行性和有效性通過實(shí)例計(jì)算加以檢驗(yàn).B樣條插值曲面以其方便高效在實(shí)踐中最多被采用.該方法可從純幾何的角度解決工程中出現(xiàn)的由少量數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)造自由曲面的困難情況.該文推導(dǎo)了嚴(yán)格通過型值點(diǎn)的雙三次B樣條插值曲面方程,并結(jié)合空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),在曲面輸出時(shí)做網(wǎng)格處理,對(duì)幾種空間結(jié)構(gòu)常見結(jié)構(gòu)形體做了算例,得到了令人滿意的造型結(jié)果,同時(shí)也驗(yàn)證了該方法適

4、用于空間結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐提出的進(jìn)一步曲面找形設(shè)計(jì)要求.為了能夠統(tǒng)一的表示自由型曲面和傳統(tǒng)的二次圓錐曲面,該文闡述了NURBS方法的特點(diǎn)和優(yōu)越性,并對(duì)其特色之一的權(quán)因子的作用以實(shí)例來反映.可以看到,NURBS方法在空間結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用具有很大潛力.對(duì)于空間結(jié)構(gòu)來講,任何曲面造型方法最終都要表示為網(wǎng)格的形式,因此,該文借鑒曲面造型技術(shù)中的映射法提出一種基于空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)格長(zhǎng)度準(zhǔn)則的初步網(wǎng)格劃分思想,在力求網(wǎng)格疏密反映曲而彎曲的情況下使桿件長(zhǎng)度