T样条的k-细分及其在等几何分析中的应用

基本信息
批准号:11801126
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张晶晶
学科分类:
依托单位:安徽大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘源,刘庆源,李艳秋,董寅冬
关键词:
k细分T样条局部细分算法升阶算法等几何分析
结项摘要

In order to provide the possibility for integration problems between engineering design and analysis, iso-geometric analysis (IGA) uses the smooth spline basis to define the geometry basis for analysis. T-splines have emerged as an important technology for engineering design and IGA, which have been applied to solve many limitations inherent in the NURBS(non-uniform rational B-splines) representation. However, up to now, researchers have paid much attention to h-refinement (knot insertion) for T-splines based IGA, while there are few articles focus on p-refinement (degree elevation) and k-refinement (both h and p-refinement are preformed) for T-splines. This project will study k-refinement for T-splines and its application in IGA. Applying the existing local refinement algorithms for T-splines cannot ensure the produced T-splines have linearly independent blending functions. While applying the existing AS refinement can produce the T-splines with linearly independent blending functions, but we need a preprocessing of conversing general T-splines into AS T-splines. So we will present an optimized refinement algorithm for T-splines to make sure that the new T-splines after refinement have linearly independent blending functions. Besides local refinement, degree elevation is another useful technology in IGA. The meshes of NURBS are tensor-product meshes, while T-meshes are not. So it is more difficult to provide a degree elevation algorithm for T-splines. We will develop a recursive algorithm for general T-splines local degree elevation and develop an analysis-suitable local degree elevation algorithm. Then we will use these algorithms to develop k-refinement and apply it in IGA application.

为了实现工程设计和分析的相结合,研究者们提出了等几何分析,用样条函数同时作为几何基和分析基。而T样条在工程应用领域又有着独特的优势。本项目对基于T样条的k-细分(同时要求网格细分和升阶)及其在等几何分析中的应用进行研究。已有的T样条细分算法在细分之后得到的混合函数还存在可能的线性相关性,已有的AS细分算法需要增加一个步骤来保证最终得到线性无关的混合函数, 为解决这些问题,本项目首先提出优化的细分算法。升阶算法也是等几何分析中的重要技术,而T样条由于其网格不同于NURBS(非均匀有理B样条)的张量积网格,所以其升阶算法较NURBS更难提出,目前该问题在国内外的研究仍处于初级阶段,成果较少,本项目拟给出T样条的局部升阶算法。然后在这两个算法的基础上发展T样条的k-细分,并应用到等几何分析中。

项目摘要

等几何分析用相同的基函数来表示几何并且用于分析,有助于实现工程设计和分析的相结合。T样条在工程应用领域有着独特的优势。本项目针对细分算法及等几何分析等进行研究,主要研究了以下内容:.T样条已经被证明适合用来进行几何设计,如果对T样条做一些限制,又可以满足等几何分析所需要的性质。本项目针对T样条给出了一种有效的自适应的细分算法,解决了目前常用的细分算法存在的问题,保证了较好的局部性,同时保持了混合函数的线性无关性。将该算法应用到等几何分析中也取得了较好的结果。在几何设计中,对于任意给定的控制网格,提供了可以生成曲率连续的三次IPH (Indirect Pythagorean hodographs)曲线的算法,给出了理论证明,并且还给出了局部编辑的算法。利用特征多面体技术,调整了特征多面体中角度的取值,生成了非均匀G1连续Catmull-Clark细分曲面,相比较已有算法,通过改进以后的算法所生成的极限曲面更加光滑,品质更高。等几何分析与几何设计对实现工程设计,分析及两者之间的融合具有重要意义。在工程应用上,通过求解光波动方程,降低重构振幅与目标振幅之间的误差,利用平均算法提高重构振幅的均一性和信噪比,实现了较高效的飞秒激光图形化加工。.本项目为等几何分析的发展提供理论基础和技术支持,促进工程设计和分析的紧密结合。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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