几何建模系统-讲义课件PPT(演示稿)
合集下载
《CAE几何建模》课件
3 应用领域
包括但不限于航空航天、汽车工程、机床制造、数控加工、船舶制造、装配机械制造、 电子电器、模具制造等工业领域。
关于数字化仿真
优势
数字化仿真模拟可以准确的预测实际工程项目的效果，在减少重复测试和时间成本方面也相 对有效。
局限
数字模拟与实际工程相比，可能存在精度和可行性上的偏差，不同领域所需的数字模拟能力 也不同，需要根据具体需求进行使用。
CAE几何建模的挑
设计师需要对各种CAD软件进行 深入了解才能实现建模最佳实践。
新型材料的不断涌现和智能化设 计工具的广泛运用，推动了数字 化设计新技术的发展。
系统集成问题
由于数据来源、格式、系统要求、 数据交换和管理、软件和版权多 种因素影响，系统集成是目前的 一个难题。
《CAE几何建模》PPT课 件
欢迎大家来到《CAE几何建模》课件，本次课件将带你深入了解CAD设计的 核心概念，并探讨CAE几何建模的重要性和应用场景。
什么是CAE几何建模？
1 定义
CAE几何建模是一种基于CAD设计软件制作机械工程零件的方法，主要用于数字化仿真 与分析。
2 重要性
通过CAE几何建模，我们可以快速进行设计验证、优化设计效率，减少制造成本和改善 产品质量。
总结
1 使用CAE几何建模可以实现单一设
计与数字模拟的打通，提高整个工 程设计时的效率。
2 CAE几何建模的发展近几年来,正日
益受到广大用户和厂商的越来越多 的关注与支持。
雕刻式建模
根据3D模型进行雕刻，通过每次缩放和 旋转实现对模型的切割、变形与成形。
CAE几何建模的案例研究
汽车引擎设计
通过对各个部件进行3D建模， 分析热力学特性、强度和可靠 性等。
包括但不限于航空航天、汽车工程、机床制造、数控加工、船舶制造、装配机械制造、 电子电器、模具制造等工业领域。
关于数字化仿真
优势
数字化仿真模拟可以准确的预测实际工程项目的效果，在减少重复测试和时间成本方面也相 对有效。
局限
数字模拟与实际工程相比，可能存在精度和可行性上的偏差，不同领域所需的数字模拟能力 也不同，需要根据具体需求进行使用。
CAE几何建模的挑
设计师需要对各种CAD软件进行 深入了解才能实现建模最佳实践。
新型材料的不断涌现和智能化设 计工具的广泛运用，推动了数字 化设计新技术的发展。
系统集成问题
由于数据来源、格式、系统要求、 数据交换和管理、软件和版权多 种因素影响，系统集成是目前的 一个难题。
《CAE几何建模》PPT课 件
欢迎大家来到《CAE几何建模》课件，本次课件将带你深入了解CAD设计的 核心概念，并探讨CAE几何建模的重要性和应用场景。
什么是CAE几何建模？
1 定义
CAE几何建模是一种基于CAD设计软件制作机械工程零件的方法，主要用于数字化仿真 与分析。
2 重要性
通过CAE几何建模，我们可以快速进行设计验证、优化设计效率，减少制造成本和改善 产品质量。
总结
1 使用CAE几何建模可以实现单一设
计与数字模拟的打通，提高整个工 程设计时的效率。
2 CAE几何建模的发展近几年来,正日
益受到广大用户和厂商的越来越多 的关注与支持。
雕刻式建模
根据3D模型进行雕刻，通过每次缩放和 旋转实现对模型的切割、变形与成形。
CAE几何建模的案例研究
汽车引擎设计
通过对各个部件进行3D建模， 分析热力学特性、强度和可靠 性等。
第四章 几何建模与特征建模PPT课件
16
程序主流程
初始化链表
edge[18][2], p[12][4]
初始化各变换矩阵 Tv[4][4], Th[4][4], Tw[4][4]
坐标变换的计算
mat(*p, *t, *pt)
绘制变换后的图形 drawView(*pt)
17
§4-3 曲面建模
➢ 曲面建模（Surface Modeling ）
第四章 几何建模与特征建模
§4-1 基本概念 §4-2 线框建模 §4-3 表面建模 §4-4 实体建模 §4-5 特征建模
1
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
制形状、曲线在多边形的两端点处与多边
形过之两个点的边相切。
控制多边形
光滑的参数曲线
控制多边形顶点
25
Bezier曲线的矢量表达式
n
P(t) PiBi,n(t) 0t1 t0
式中 P i 空间矢量，即特征多边形的顶点
Bi,n(t)Cn iti(1t)ni Bernstein基函数
Cni
n! i!(n i)!
§4-1 基本概念
➢ 建模的基本概念
建模：
建模步骤： 1. 抽象化 2. 格式化 3. 具体化 4. 数字化
3
§4-1 基本概念
➢ 建模的基本概念
数据
所谓计算机内部表示：
计算机内部采用相应的 模型 结构
数据模型来描述、存储、
表达现实世界的物体及
其相关属性。
算法
CAD/CAM建模技术研究产品数据模型在计算机 内部的建立方法、过程及采用的数据结构和算 法。建模技术是CAD/CAM系统核心技术。
COMSOL培训ppt课件
1kum1kuf更容易快求解gmres在前面所有搜索方向上最小化残差直到重新开始如何调整重新求解前迭代步数默认为50fgmresgmres的一个灵活的变种能有效地处理更多类的预处理器比gmres开销2倍多的内存conjugategradient对称正定问题在计算时比gmres更快内存使用效率更高不完全luincompletelu最具有鲁棒性内存要求大代数多网格algebraicmultigrid标量和松散耦合的多物理场问题对poisson问题非常有效对角标度diagonalscaling简单内存使用非常少适用于椭圆或对角占优问题ssor有效使用内存同类问题的计算可能比对角标度法要快针对em问题的ssor向量vanka前后平滑器确定vanka变量对角线上为0的变量对每个vankadof求解连接自由度的低密度系统geometricmultigrid至少需要两级网格水平fine和coarse通过改变单元阶数或细化粗化网格建立新网格水平与当前网格相比少数几次迭代平滑器滤出高频误差低频误差映射到逐次的粗化网格在最粗化网格水平直接求解器消除剩余误差适合于非常大规模的问题gmres几何多重网格法物理1物理2物理3物理1物理2物理3对大规模耦合问题的计算内存开销急剧下降流固耦合fsi湍流波传播结构热问题很复杂的多物理场问题微波热结构多物理场耦合对多物理场问题以直接求解器开始
• u的数量：自由度数目（DOF）
2、COMSOL简介及前后处理
简介、几何建模、 CAD导入、后处理
什么是多物理场?
• 在描述一个对象时涉及多种物理现象的组合
• 这些现象都基于某种物理规律
• 这种物理规律可以借助于偏微分方程得到精确描述 自然对流 焦耳热
（电热耦合）
• 有限差分
• 有限元
• 有限体积法
• u的数量：自由度数目（DOF）
2、COMSOL简介及前后处理
简介、几何建模、 CAD导入、后处理
什么是多物理场?
• 在描述一个对象时涉及多种物理现象的组合
• 这些现象都基于某种物理规律
• 这种物理规律可以借助于偏微分方程得到精确描述 自然对流 焦耳热
（电热耦合）
• 有限差分
• 有限元
• 有限体积法
第二讲-几何建模
HalfEdge e;
e e->opp()
e->start() = e->opp()->end();
e->start()
class HalfEdge { HalfEdge *opp; Vertex *end; Face *left; HalfEdge *next; };
HalfEdge e;
e->left()
Non-Manifold
Closed Manifold
Open Manifold
拓扑
v = 12 f = 14 e = 25 c=1 g=0 b=1 图的亏格(genus)：handle的数目。 在沿其撕裂后，能够使图保持连通 的封闭路径的最大数目的一半
Euler-Poincare 公式 v+f-e = 2(c-g)-b
• • • • 将一个隐式的曲面转换为三角网格 在3D网格（grid）上定义的隐式曲面 在每个立方体（cube）中根据8个顶点的标量值来确定重构曲面 一般用于医学数据
点云
深度图像
网格（Mesh）
– – – – – 图形学中最常用的表达 简单 可表达复杂形状 图形硬件支持 一般为三角网格
为什么是三角网格
网格的数据结构是否优秀
• 构建数据结构的时间复杂度
• 进行一个查询操作的时间复杂度 • 进行一个网格编辑操作的时间复杂度（更 新数据结构） • 空间复杂度
数据结构举例
• 面列表（ List of faces）
• 邻接矩阵（Adjacency matrix） • 半边结构（Half-edge）
一个实际的文件例子 .obj文件
All neighboring vertices
edge
e e->opp()
e->start() = e->opp()->end();
e->start()
class HalfEdge { HalfEdge *opp; Vertex *end; Face *left; HalfEdge *next; };
HalfEdge e;
e->left()
Non-Manifold
Closed Manifold
Open Manifold
拓扑
v = 12 f = 14 e = 25 c=1 g=0 b=1 图的亏格(genus)：handle的数目。 在沿其撕裂后，能够使图保持连通 的封闭路径的最大数目的一半
Euler-Poincare 公式 v+f-e = 2(c-g)-b
• • • • 将一个隐式的曲面转换为三角网格 在3D网格（grid）上定义的隐式曲面 在每个立方体（cube）中根据8个顶点的标量值来确定重构曲面 一般用于医学数据
点云
深度图像
网格（Mesh）
– – – – – 图形学中最常用的表达 简单 可表达复杂形状 图形硬件支持 一般为三角网格
为什么是三角网格
网格的数据结构是否优秀
• 构建数据结构的时间复杂度
• 进行一个查询操作的时间复杂度 • 进行一个网格编辑操作的时间复杂度（更 新数据结构） • 空间复杂度
数据结构举例
• 面列表（ List of faces）
• 邻接矩阵（Adjacency matrix） • 半边结构（Half-edge）
一个实际的文件例子 .obj文件
All neighboring vertices
edge
几何建模概述课件
欧拉公式仍然成立。
几何建模技术的发展
➢20世纪60年代：几何建模技术发展 的初始阶段—线框模型，仅含有顶点 和棱边的信息。 ➢20世纪70年代：表面模型。在线框模型的基础上增加面的信息 ，使构造的形体能够进行消隐、生成剖面和着色处理。后来又出 现曲面模型，用于各种曲面的拟合、表示、求交和显示。 ➢20世纪70年代末：实体造型。通过简单体素的几何变换和交、 并、差集合运算生成各种复杂形体的建模技术，实体模型能够包 含较完整的形体几何信息和拓扑信息。 线框模型、表面模型、实体模型统称为几何模型。实体模型是目
形体的定义
形体在 计算机内常 采用六层拓 扑结构来定 义，如果包 括外壳在内 则为六层。 分别是：体、 壳、面、环、
形体的定义在计算机内常采用六层拓扑结构来
边、点。
①体 体是由封闭表面围成的有效空间，其边界是有限个 面的集合，而外壳是形体的最大边界，是实体拓扑结构中 的最高层。 正则形体——
具有良好边界 的形体定义为正则 形体。正则形体没 有悬边、悬面、或 一条边有二个以上的邻面。 ②壳 壳由一组连续的面围成，实体的边界称为外壳，如 果壳所包围的空间是个空集则为内壳。 ③面 面是形体表面的一部分，且具有方向性，它由一个 ①体是由封闭表面围成的有效空间，其边界限个集合 外环和苦干个内环界定其有效范围。面的方向用垂直于面 的法矢表示，法矢向外为正向面。
该公式的含义为：如果一集合S的内部闭包与原来的集 合相等，则称此集合为正则集。空间点的正则集就是正则 几何形体，也就是有效几何形体。
能够产生正则集的集合运算称为正则集合运算。
相应的正则集合算子有：
正则并 U*
正则交 ∩*
正则差 —*
数学上正则集定பைடு நூலகம்为：S=Ki合运算
建模培训教学课件ppt
建模培训教学课件ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 建模基础知识 • 建模基本技法 • 建模高级技法 • 建模的实际应用 • 建模作品欣赏与学习 • 建模创作及作品展示
01
建模基础知识
建模简介
建模的定义
建模是将现实世界中的问题或需求转化为计算机可处理的形 式的过程。
建模的目的是
通过建立模型来模拟现实世界中的问题或需求，以便进行预 测、优化和决策。
解并掌握核心概念。 • 总结词：原理应用 • 详细描述：需要讲解原理的来源、原理的具体表示以及如何应用原理解决实际问题，帮助学员更好地掌握
建模的基本原理。 • 总结词：模型优化 • 详细描述：在建模过程中，需要对模型进行不断的优化和改进。需要讲解优化模型的思路和方法，帮助学
员提高建模水平。
建模高级技法-2
THANKS
谢谢您的观看
几何体建模
使用基本几何体进行拼接 、拉伸、缩放等操作，创 建基础模型
建模流程
创建中轴线→确定基本形 →制作细节→修整轮廓→ 完善模型
建模基本技法-2
布料材质制作
了解布料材质属性、调整布料材质 参数、应用布料贴图
毛发制作
掌握毛发生成器、调整毛发参数、 应用毛发贴图
场景制作
使用建模工具创建背景、道具等元 素，完善场景布局
经典建模方法
包括统计分析、优化理论和仿真等方法。
现代建模方法
包括机器学习、数据挖掘和人工智能等方法。
02
建模基本技法
建模软件介绍
软件名称
3ds Max、Maya、Blender等
软件功能
创学易懂、高效实 用
建模基本技法-1
01
02
03
xx年xx月xx日
目 录
• 建模基础知识 • 建模基本技法 • 建模高级技法 • 建模的实际应用 • 建模作品欣赏与学习 • 建模创作及作品展示
01
建模基础知识
建模简介
建模的定义
建模是将现实世界中的问题或需求转化为计算机可处理的形 式的过程。
建模的目的是
通过建立模型来模拟现实世界中的问题或需求，以便进行预 测、优化和决策。
解并掌握核心概念。 • 总结词：原理应用 • 详细描述：需要讲解原理的来源、原理的具体表示以及如何应用原理解决实际问题，帮助学员更好地掌握
建模的基本原理。 • 总结词：模型优化 • 详细描述：在建模过程中，需要对模型进行不断的优化和改进。需要讲解优化模型的思路和方法，帮助学
员提高建模水平。
建模高级技法-2
THANKS
谢谢您的观看
几何体建模
使用基本几何体进行拼接 、拉伸、缩放等操作，创 建基础模型
建模流程
创建中轴线→确定基本形 →制作细节→修整轮廓→ 完善模型
建模基本技法-2
布料材质制作
了解布料材质属性、调整布料材质 参数、应用布料贴图
毛发制作
掌握毛发生成器、调整毛发参数、 应用毛发贴图
场景制作
使用建模工具创建背景、道具等元 素，完善场景布局
经典建模方法
包括统计分析、优化理论和仿真等方法。
现代建模方法
包括机器学习、数据挖掘和人工智能等方法。
02
建模基本技法
建模软件介绍
软件名称
3ds Max、Maya、Blender等
软件功能
创学易懂、高效实 用
建模基本技法-1
01
02
03
cad几何建模及特征建模PPT课件
4. CAD/CAM建模技术 是指产品数据模型在计算机内部的建立方法、过程
及采用的数据结构和算法。 建模技术是CAD/CAM系统的核心技术.计算机集成制
造系统(CIMS)的水平与集成在很大程度上取决于三维几 何建模软件的系统的功能与水平。
5
第5页/共103页
二.几何建模
★1.含义
几何建模就是形体的描述和表达是建立在几何信
4）由于曲面模型中没有各个表面的相互关系，不能 描述物体的内部结构，很难说明这个物体是一个实心 的还是一个薄壳，不能计算其质量特性。
38
第38页/共103页
五．应用
它不仅可以为设计、绘图提供几何图形信息，还 可以为其它应用场合继续提供数据，例如当曲面设计 完成以后，可以根据用户要求自动进行有限元网格的 划分、三坐标或五坐标NC编程以及计算和确定刀具轨 迹等。
将整张复杂曲面分解为若干曲面片，每张曲面片 由满足给定边界约束的方程表示。理论上，采用这种 分片技术，任何复杂曲面都可以由定义完善的曲面片 拼合而成。
33
第33页/共103页
目前，CAD领域中应用最广泛的是NURBS参数曲面。 STEP（产品数据表达和交换国际标准）选用了非均匀 有理B样条参数曲面NURBS作为几何描述的主要方法。 因为NURBS曲面不仅可以表示标准的解析曲面，如圆 锥曲面、一般二次曲面和旋转曲面等，而且可以表示 复杂的自由曲面。★CAD广泛采用的参数曲面：费格 森(Ferguson)曲面、(Coons)曲面、(Bezier)贝塞尔 曲面、(B-Spline)B样条曲面。
46
第46页/共103页
★四．三维实体建模的计算机内部表示(数据结构）
1．边界表示法（B-Rep Boundary Representation 1）与表面造型的区别 （1）概念 边界表示法是用物体封闭的边界表面描述 物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面 的并集组成的。
及采用的数据结构和算法。 建模技术是CAD/CAM系统的核心技术.计算机集成制
造系统(CIMS)的水平与集成在很大程度上取决于三维几 何建模软件的系统的功能与水平。
5
第5页/共103页
二.几何建模
★1.含义
几何建模就是形体的描述和表达是建立在几何信
4）由于曲面模型中没有各个表面的相互关系，不能 描述物体的内部结构，很难说明这个物体是一个实心 的还是一个薄壳，不能计算其质量特性。
38
第38页/共103页
五．应用
它不仅可以为设计、绘图提供几何图形信息，还 可以为其它应用场合继续提供数据，例如当曲面设计 完成以后，可以根据用户要求自动进行有限元网格的 划分、三坐标或五坐标NC编程以及计算和确定刀具轨 迹等。
将整张复杂曲面分解为若干曲面片，每张曲面片 由满足给定边界约束的方程表示。理论上，采用这种 分片技术，任何复杂曲面都可以由定义完善的曲面片 拼合而成。
33
第33页/共103页
目前，CAD领域中应用最广泛的是NURBS参数曲面。 STEP（产品数据表达和交换国际标准）选用了非均匀 有理B样条参数曲面NURBS作为几何描述的主要方法。 因为NURBS曲面不仅可以表示标准的解析曲面，如圆 锥曲面、一般二次曲面和旋转曲面等，而且可以表示 复杂的自由曲面。★CAD广泛采用的参数曲面：费格 森(Ferguson)曲面、(Coons)曲面、(Bezier)贝塞尔 曲面、(B-Spline)B样条曲面。
46
第46页/共103页
★四．三维实体建模的计算机内部表示(数据结构）
1．边界表示法（B-Rep Boundary Representation 1）与表面造型的区别 （1）概念 边界表示法是用物体封闭的边界表面描述 物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面 的并集组成的。
几何模型构造学习课件
1 0 0 0 V0
r(t)= 1 t t2 t3
Mc
r(1) r’(0) = 1 t t2 t3
Mc
0 -3
0 3
0 0
1 0
V1 V2
r’(1)
0 0 -3 3 V3
1 0 0 0 V0 -3 3 0 0 V1 = 1 t t2 t3 3 -6 3 0 V2 -1 3 -3 1 V3
V0 = B3,0(t) B3,1(t) B3,2(t) B3,3(t) V1
环
环是有序、有向边组成的面的封闭边界。环 中的边不能相交，相邻两条边共享一个端点。确 定面的外界的环称为外环，通常走向按逆时针方 向。而把确定面中内空边界的环称为内环。走向 按顺时针方向。
左总是面内，右总是面外。
几何模型元素
体
3维几何元素，由封闭表面围成的空间。其 边界是有限面的并集。
体
面(环)
面定义
样条曲线的概念
在绘图术语中，样条是通过一组指定点集来生成平滑曲线的柔性 带。 ➢ 样条原指一种绘图工具，它用柔软细长的弹性木条或金属条 构成。绘图员可使之弯曲变形，以便通过若干已知的数据点， 然后用铅笔顺着它将曲线绘出。
数学中的样条含意是指模仿上述过程的一种的数学方法，用这种 方法生成的曲线叫做“样条曲线”： ➢ 样条曲线通常有多段低次曲线段构成，用分段多项式函数来 描述，其连接处有连续的一次和二次导数 。 其中三次样条曲线段最为常见：所谓三次是指曲线用多 项式表示时，多项式中幂的最高次数是3。
以B样条基函数代替Bernstein基函数而获得的B样条 (Basic-spline)曲线曲面克服了上述缺点。
B样条基函数
B样条基函数：给定参数u轴上的节点分割
第4章几何体的建模
5
4.6.1 平面的建模实例
（4）三点生成平面
此函数的功能是通过存在的三点生成一个平面。 格式：obj=PLANE/point1,point2,point3 obj：生成的平面； point1,point2,point3：平面经过的三点。
6
4.6.1 平面的建模实例
（5）两直线生成平面
此函数的功能是经过某条直线作平行于另一条直线的平面。 格式：obj=PLANE/line1,line2 obj：生成的平面； line1：平面obj经过的直线； line2：与平面obj平行的直线。
pl1=plane/xyplan,15 pl2=plane/yzplan,15 pl3=plane/xzplan,15
10
4.6.1 平面的建模实例
（9）平面或曲面偏置
此函数的功能是将某个平面或曲面沿其法线方向偏置一定距离。 格式：obj=OFFSRF/obj1,distance[,TOLER,edge curve tolerance] obj：生成的偏置平面或曲面； obj1：平面或曲面； distance：偏置距离； TOLER,edge curve tolerance：生成的偏置面边界的公差。
（7）过一直线且垂直于某个平面生成平面
此函数的功能是过某一条存在的直线作垂直于某个平面的平面。 格式：obj=PLANE/PERPTO,plane,THRU,line obj：生成的平面； plane：与平面obj垂直的平面； line：平面obj经过的任意一直线。
9
4.6.1 平面的建模实例
（8）基准平面
若平面或曲面的偏置方向不正确，则应先 调用反转曲面法向的函数（RENORM）改变 法线方向，然后再进行平面或曲面的偏置。
4.6.1 平面的建模实例
（4）三点生成平面
此函数的功能是通过存在的三点生成一个平面。 格式：obj=PLANE/point1,point2,point3 obj：生成的平面； point1,point2,point3：平面经过的三点。
6
4.6.1 平面的建模实例
（5）两直线生成平面
此函数的功能是经过某条直线作平行于另一条直线的平面。 格式：obj=PLANE/line1,line2 obj：生成的平面； line1：平面obj经过的直线； line2：与平面obj平行的直线。
pl1=plane/xyplan,15 pl2=plane/yzplan,15 pl3=plane/xzplan,15
10
4.6.1 平面的建模实例
（9）平面或曲面偏置
此函数的功能是将某个平面或曲面沿其法线方向偏置一定距离。 格式：obj=OFFSRF/obj1,distance[,TOLER,edge curve tolerance] obj：生成的偏置平面或曲面； obj1：平面或曲面； distance：偏置距离； TOLER,edge curve tolerance：生成的偏置面边界的公差。
（7）过一直线且垂直于某个平面生成平面
此函数的功能是过某一条存在的直线作垂直于某个平面的平面。 格式：obj=PLANE/PERPTO,plane,THRU,line obj：生成的平面； plane：与平面obj垂直的平面； line：平面obj经过的任意一直线。
9
4.6.1 平面的建模实例
（8）基准平面
若平面或曲面的偏置方向不正确，则应先 调用反转曲面法向的函数（RENORM）改变 法线方向，然后再进行平面或曲面的偏置。
相关主题