密度驱动的非均匀点阵填充建模研究

摘要

使用点阵代替实体材料进行零件的轻质化，是一种被广泛接受且不断发展的轻质化方法。非均匀点阵相比均匀点阵，可提高轻质化效率。在对现有点阵结构建模技术进行研究的基础上，结合拓扑优化结果和点云数据处理，提出了一种密度驱动的非均匀点阵结构建模方案。论文主要研究内容如下：
　　1、提出了一种基于三维拓扑相对密度数据的点阵构型设计方法，建立了点阵参数和相对密度的对应关系，并以几种典型点阵结构进行例证分析。
　　2、针对密度点云分布特点以及点阵建模填充区域的几何特征，提出了一种点云处理方案，完成了化简、坐标变换及轮廓和特征点提取，对聚类初始点选择及轮廓提取检索模式提出了新的解决方案。
　　3、提出了点阵单元结构的模块化建模思路，并基于此构建了单元的自定义模型，对典型点阵结构进行了重新设计和单元参数信息封装，实现了基准形位参数的自动计算。
　　4、结合基准解算和点阵单元重构，提出了一种自动建模的方案。通过参数定制实现了非均匀点阵模型的快速生成。
　　5、通过分析现有点阵处理软件的缺陷，提出了改进的思路。结合点阵单元模块与点云处理数据，使用Pro/Toolkit对Creo进行二次开发，编写了点阵自动建模插件，实现了参数列表导入与结构自动生成。
　　最后，以静载荷作用下的连杆为例，验证了本方案的可行性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题来源与选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究趋势

1.4 课题研究内容及论文组织结构

第二章 密度驱动非均匀点阵建模理论与系统设计

2.1 基本概念

2.2 系统需求分析与改进功能

2.3 密度驱动点阵建模系统总体设计

2.4 本章小结

第三章 点阵模型生成技术

3.1 点阵建模设计流程

3.2 点阵单元建模

3.3 基准选择与创建

3.4 点阵整体建模与实例

3.5 本章小结

第四章 密度驱动的填充域生成

4.1 密度点云获取

4.2 点云简化

4.3 点云特征提取

4.4 本章小结

第五章 基于非均匀点阵填充系统的连杆模型实例

5.1 填充实验方案

5.2 数据处理阶段

5.3 建模阶段

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果