實體造型中變量化技術(shù)應(yīng)用研究.pdf

1、基于約束的設(shè)計技術(shù)按照實現(xiàn)方式的不同可以分為參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù).變量化技術(shù)的特點是采用與過程無關(guān)的陳述式方式處理約束關(guān)系,因而變量化技術(shù)比參數(shù)化技術(shù)更靈活.本文深入研究了實體造型中變量化技術(shù)的應(yīng)用.在分析參數(shù)化特征造型技術(shù)不足之處的基礎(chǔ)上,本文提出了在零件設(shè)計過程中,應(yīng)允許三維約束以陳述式方式處理的觀點.以陳述式方式處理約束的前提是存在一個可供求解的約束模型.為此,本文提出了通過提取邊界表示和特征定義中隱含的約束信息,自動生成三維幾

2、何約束模型的方法.由于基于幾何元素生成的約束模型規(guī)模大、不易于約束求解,本文基于特征對三維約束進行建模,降低了約束系統(tǒng)的規(guī)模.本文首先介紹了特征裝配法,將三維約束劃分為定位約束和定形約束,其中定位約束確定特征位置而定形約束確定特征形狀.而后,本文提出尺寸映射法,通過由特征編碼機制維護的拓撲元素和草圖元素之間的對應(yīng)關(guān)系,將三維尺寸映射為二維草圖約束,通過求解草圖約束,使三維尺寸間接得到滿足,從而將三維約束滿足問題轉(zhuǎn)化為相對容易處理的二維約

3、束滿足問題.本文對多個特征同時變形的情況進行了討論,指出約束求解引擎必須具有從變量層次求解約束方程組的能力才能處理這種情況.為克服定形約束不能表示復雜特征的困難,本文使用用戶自定義特征表示復雜特征,將應(yīng)用自定義特征的過程分為定義過程和實例化過程兩個階段,從而實現(xiàn)了對簡單特征的封裝,簡化了設(shè)計人員的造型操作.本文研究了自定義特征系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的兩個關(guān)鍵問題:設(shè)計歷史融合和草圖特征的處理.工程約束求解是實體造型中變量化技術(shù)應(yīng)用的重要方面,因

4、而本文研究了工程約束求解過程.本文首先使用二分圖最大匹配調(diào)整約束方程與自變量之間的匹配關(guān)系,而后將匹配結(jié)果映射為工程約束圖,通過對工程約束圖進行強連通分量凝聚和拓撲排序,得到求解序列.一致性分析是約束方程組正確求解的前提.本文使用Grobner基對約束方程組進行一致性判別,從而提高了判別結(jié)果的準確性和可靠性.針對Grobner基方法計算時間較長的不足,本文探討了Grobner基方法分別與圖論方法和數(shù)值方法相結(jié)合的方式.最后,簡介了原型系