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基于混合八叉树模型的五轴联动数控加工仿真
2025年
针对因五轴联动数控机床动态特性难捕捉,导致的数控加工仿真难度大的问题,提出一种基于混合八叉树模型的数控加工仿真方法。根据五轴联动中直角轴和旋转轴的同步协调特性,采用线性插补方式,分析五轴联动的旋转角速度和角加速度的对偶变化,建立一阶和二阶比例函数计算变化矢量,通过矢量同步关系得到角速度和角加速度同比例变化数值。建立混合八叉树模型,将五轴联动矢量的作为叶结点的初始输入值,其中每个分支和叶结点均代表不同五轴联动的动态参数,通过层次规划和节点分割模拟整个数控加工过程,结合实际应用情况不断送代更新,实现五轴联动数控加工仿真。实验结果表明,上述方法能够高效仿真五轴联动数控机床的加工过程,对刀尖和刀轴的轨迹模拟效果较好、清晰直观,将其应用在实际的设备维护中可提供重要帮助。
秦金祥杨萌
关键词:五轴联动数控加工
Development of a Three-Dimensional Multiscale Octree SBFEM for Viscoelastic Problems of Heterogeneous Materials
2024年
The multiscale method provides an effective approach for the numerical analysis of heterogeneous viscoelastic materials by reducing the degree of freedoms(DOFs).A basic framework of the Multiscale Scaled Boundary Finite Element Method(MsSBFEM)was presented in our previous works,but those works only addressed two-dimensional problems.In order to solve more realistic problems,a three-dimensional MsSBFEM is further developed in this article.In the proposed method,the octree SBFEM is used to deal with the three-dimensional calculation for numerical base functions to bridge small and large scales,the three-dimensional image-based analysis can be conveniently conducted in small-scale and coarse nodes can be flexibly adjusted to improve the computational accuracy.Besides,the Temporally Piecewise Adaptive Algorithm(TPAA)is used to maintain the computational accuracy of multiscale analysis by adaptive calculation in time domain.The results of numerical examples show that the proposed method can significantly reduce the DOFs for three-dimensional viscoelastic analysis with good accuracy.For instance,the DOFs can be reduced by 9021 times compared with Direct Numerical Simulation(DNS)with an average error of 1.87%in the third example,and it is very effective in dealing with three-dimensional complex microstructures directly based on images without any geometric modelling process.
Xu XuXiaoteng WangHaitian YangZhenjun YangYiqian He
一种基于莫顿码及镜像编码的平衡八叉树模型
2024年
在接触分析和动画模拟等网格规模庞大、需要实时更新的应用场景下,普遍采用莫顿码实现包围盒层次树结构的快速重构。但现有的层次树由于结构平衡性差,普遍存在搜索效率不稳定的问题,为此本文在莫顿码法的基础上提出了一种兼顾构建与搜索效率的平衡八叉树模型BOT树(Balanced Octree)。设计了镜像编码来保证树的上层节点均有8个分支,且同层树节点所含三角面数之差不超过1。实际算例表明,BOT树与现有模型OIOT树在CUDA并行框架下对比,构建加速比最高可达1.29×,且网格规模越大,BOT树构建效率的优势越明显。同时,与OIOT树相比BOT树的筛除率更高,在凸体接触和边缘接触算例中加速比分别达到1.13×和1.06×。
袁瑶徐骏顾剑锋
基于自适应八叉树区域生长的螺旋桨点云模型提取
2024年
为实现螺旋桨几何参数的非接触式测量,提出一种基于自适应八叉树的区域生长算法提取螺旋桨点云模型。首先,采用自适应八叉树将点云数据划分为若干非均匀体素。其次,结合体素的空间连通性和平滑性设置区域生长判据,利用体素的特征属性进行区域生长,实现对螺旋桨点云模型的提取。然后,利用正交试验法进行算法参数的优选。最后,将本文算法与基于传统八叉树的区域生长算法和基于点的区域生长算法进行对比实验。结果表明:本文算法可以实现对螺旋桨点云模型的精确提取,分割精度达99.5%,相比其他两种算法精度分别提高了1.8%和1.3%;执行时间为1045 ms,分别为其他两种算法耗时的4.1%和5.6%,点云分割的效率得到明显提高。
王焱爽程东
关键词:螺旋桨点云
基于图像八叉树的三维比例边界有限元多面体网格生成算法被引量:1
2024年
基于图像八叉树方法,提出了平衡八叉树和多面体网格修剪相结合的三维比例边界有限元多面体网格算法,该算法根据结构尺寸建立恰好完全包含整个结构的立方体网格,再建立结构图像像素信息,根据像素信息,按照2∶1的平衡分割原则递归地进行等分,完成平衡八叉树网格生成。结构内单元网格完全保留,结构外单元网格删除,对于结构边界单元网格,提出采用面-立方体相交判断方法进行边界单元与结构边界相交面的筛选,搜寻结构单元与结构边界表面相交点,通过有序连接相交点形成边界单元切割面,再结合边界单元其他几个面,构成裁剪后的多面体单元。数值算例结果表明,基于本文算法生成的比例边界有限元网格计算结果具有较好的精度和边界适应性。
章鹏杜成斌赵文虎
关键词:网格生成算法图像像素
基于外存八叉树STL模型的拓扑重建方法
2024年
基于STereoLithography(STL)三维模型文件,使用八叉树数据结构对模型进行拓扑重建,根据STL模型三角面片法向量夹角不同,找到任意三角面片设定该法向量为基准法向量设定阈值角度将在阈值角度内的三角面片划分成同一部分,最终完整模型被划分成多个子区域,再将子区域投影到基准法向量垂直的平面上得到平面点集,然后使用八叉树讲这些点集进行存储,使用Delaunay三角形法将得到的点集进行平面网格划分,最终使用朴素反映射法将画好的平面网格投影到模型表面。
翟晨龙朱冬梅贺可太孟晓伟
关键词:拓扑重建八叉树网格划分
大规模工程点云数据的归并式八叉树管理及可视化
2024年
【目的】随着智慧水利体系建设的不断推进,三维激光扫描技术因其全面监测、扫描速度快、精度高的技术特性备受关注。然而,高冗余、非结构化、空间分布不均匀等点云特点给超大规模工程点云数据管理和可视化带来了极大的挑战。针对传统的“自上而下,逐级细分”的点云索引构建方法不能很好适配海量点云分块处理或多点云输入场景的问题,提出一种“自下而上,由小及大”的点云八叉树索引构建策略及海量点云快速渲染方法。【方法】结合点云全局信息建立全局格网索引和索引编码转换体系,通过多线程并行读取点云数据进行逐点分配、格网归并等操作,实现海量点云数据的八叉树索引快速构建。此外,采用非冗余采样策略建立多层次细节模型和多线程动态调度技术,实现海量点云数据的高质量可视化渲染。【结果】试验结果显示,基于归并构建策略的方法可处理超50亿点规模的点云数据,索引构建过程内存消耗峰值为2.78 GB,处理效率可到200万点/s。与点云库(Point Cloud Library,PCL)、CloudCompare等点云处理工具相比,在内存资源利用、索引构建效率、点云渲染方面表现出良好的性能。【结论】大规模工程点云数据管理和可视化是深化工程点云监测全流程研究的基础问题,其关键在于优化超大体积点云数据的空间索引快速构建。“先细分,后归并”的处理策略可有效缓解分块数据空间重叠冲突问题,算法逻辑清晰,尤其适用于四叉树、八叉树等基于点云包围盒空间剖分映射的索引结构。
张宏阳金银龙张礼兵刘全王浩庞小荣
关键词:三维激光扫描多层次细节模型
基于八叉树网格的页岩压裂复杂缝网面积计算方法
2024年
深层页岩气主要采用切割压裂技术开发,但基于微地震监测计算储层改造体积的压裂效果评价方法只适用于中深层页岩气体积压裂,不适用评价深层页岩气密切割压裂效果。为此,基于八叉树网格,建立了一种压裂复杂缝网面积估算模型,通过估算压裂复杂缝网面积评价深层页岩气密切割压裂效果。压裂复杂缝网面积估算模型将微地震事件分解为八叉树网格,并基于网格等效面积方法构建了三维复杂缝网面积等效模型,实现了在无需重构缝网的情况下对缝网面积的高效估算。为了定量评价所建模型的计算误差,建立了基于高斯混合模型的合成微地震事件点生成方法。模拟结果表明,压裂复杂缝网面积估算模型具有良好的计算效率和估算精度。现场应用实例表明,与传统的储层改造体积评价方法相比,储层改造缝网面积法能够更加精细地表征深层页岩气密切割压裂的效果。
刘星邱建陈作张旭东李双明齐自立
关键词:水力压裂微地震监测计算方法
融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测被引量:1
2024年
针对汽车风阻系数预测研究中参数化方法难以准确表征汽车外造型的难题,提出融合稀疏八叉树与卷积神经网络的汽车风阻系数预测方法。将汽车外造型按照八叉树结构离散,使用平均法向量对离散的复杂曲面进行简化,利用卷积神经网络对八叉树形式的汽车外造型进行特征提取,进而对汽车风阻系数进行快速预测。通过改变卷积层数与全连接层数,研究了不同卷积神经网络结构对风阻系数预测精度的影响。与参数化方法相比,本文提出的外造型表示方法能更好地描述模型细节,构建的卷积神经网络结构对风阻系数预测的最小相对误差为1.453%,且计算速度是CFD仿真的1620倍,具有较高的精度及计算效率。
王刚张瑞昊刘学龙袁海东韩旭
关键词:风阻系数卷积神经网络汽车
一种基于BIM-OCTREE的复杂地基-结构体系高效精细化建模方法
一种基于BIM‑OCTREE的复杂地基‑结构体系高效精细化建模方法。首先,依据设计模型信息,确定计算域范围,筛选优化地形勘测数据,采用自然临近内插法和克里金法对地形数据进行插值拟合。其次,通过曲面生成技术将插值后的地形图...
邹德高陈楷孔宪京禚越

相关作者

邹德高
作品数:301被引量:1,158H指数:22
供职机构:大连理工大学
研究主题:三轴试验 高土石坝 土石坝 深厚覆盖层 面板堆石坝
赵沁平
作品数:791被引量:2,753H指数:22
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:图像 三维模型 视频 虚拟现实 虚拟环境
陈刚
作品数:43被引量:37H指数:2
供职机构:中南大学
研究主题:冷速 钢筋笼 钢筋 工字钢 滑轮
沈旭昆
作品数:179被引量:490H指数:12
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:三维模型 虚拟现实 深度图像 虚拟环境 标签
龙军
作品数:296被引量:261H指数:7
供职机构:中南大学
研究主题:存储介质 文本 哈希 卫星网络 网络寿命