CAD/CAE集成中多分辨率建模技术的研究

摘要

CAD/CAE相关集成技术的发展，促进了集成化设计与生产浪潮，使得产品开发与评价过程发生了变化。在集成化造型和分析技术中，特征造型及数据共享是两个最为关键的技术。现有多分辨率造型方法一般都是基于网格模型，根据最终模型的几何形状信息对模型简化，得到的简化模型往往与设计、分析需求不一致，导致无法满足CAD/CAE集成化中特征模型重用与数据共享的要求。 针对以上问题，本文采用基于特征模型的多分辨率表示方法，实现CAD/CAE集成系统的新方法。该方法利用模型的复杂度与操作特征集的相关性，通过选择不同的特征集做集合运算，得到不同细节层次的特征模型。考虑到设计特征间存在着相互依赖关系，不能任意独立抑制某个特征，本文引入基于细胞元的语义特征表示模型。从分析特征依赖关系的产生原因入手，通过把产品模型中的每一个特征，由一个或者一个以上的细胞组合成为一个拓扑对象实现任意特征的单独抑制，从而可以创建任意细节层次的特征模型，实现模型的重用。同时，为了实现建模数据与分析数据的共享，文中还提出了一个基于共享特征数据库的方法，通过建立和查询存储在公共特征库中的多分辨率特征表与LOD/LOA模型链表，实现自定义细节层次CAD模型和自定义抽象层次CAE模型的并行快速同步提取和修改。 通过对新的特征造型方法和数据共享方法的分析，提出了基于多分辨率建模技术的CAD/CAE集成框架，并将该框架的思想在HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计系统）上进行初步的实现。实际应用表明，该集成框架，能快速求得基于不同细节层次和抽象层次的简化模型，实现了模型的重用与数据的共享，提高了实体模型设计与分析的效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 国内外相关研究现状

1.1.1 特征造型

1.1.2 多分辨率造型技术

1.1.3 有限元分析技术

1.1.4 几何造型与有限元分析集成框架

1.1.5 CAD/CAE集成中几何模型转换技术

1.2 课题来源与立论目的和意义

1.2.1 课题来源

1.2.2 立论的目的和意义

1.3 课题主要研究内容

1.4 论文结构

第2章 语义特征模型的多分辨率表示方法

2.1 引言

2.2 多分辨率建模概述

2.3 语义特征模型

2.3.1 细胞元表示的语义特征模型

2.3.2 细胞模型重构时独立于历史顺序的解释

2.4 语义特征模型的多分辨率表示

2.4.1 多分辨率的定义

2.4.2 分辨率的量度

2.4.3 多分辨率表示的主要特性

2.4.4 LOD模型与多分辨率造型区别

2.5 基于特征的多分辨率建模方法

2.5.1 多分辨率建模方法

2.5.2 基于特征的多分辨率建模方法

2.6 本章小结

第3章 三维CAD特征模型的创建

3.1 引言

3.2 LOD层次模型

3.2.1 LOD层次模型生成方法

3.2.2 快速提取LOD层次模型

3.2.3 LDD模型简化方法

3.3 HUST-CAID介绍

3.4 本章小结

第4章 三维CAD/CAE集成中的共享数据技术

4.1 引言

4.2 共享数据制定的基本原则

4.3 数据接口组件

4.4 模型转换技术方案

4.4.1 控制模型几何数据质量

4.4.2 改进建模思路优化模型结构

4.4.3 控制模型表达范围，减少分析模型的详细度

4.5 基于专业特征库的数据共享

4.6 本章小结

第5章 三维CAD多分辨率特征造型与有限元分析集成框架

5.1 引言

5.2 集成框架概述

5.2.1 体系结构分析

5.2.2 设计目标

5.3 特征造型与有限元分析建模实现过程

5.3.1 系统建模过程

5.3.2 提取LOD层次模型步骤

5.3.3 LOA层次模型的创建

5.4 数据结构

5.5 模型设计结果

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢