Development of Higher Efficient Volume-based Modeling Method and its Engineering Application

更高效的基于体积的建模方法的发展及其工程应用

• 批准号: 21K11914
• 负责人: 伊東 拓
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11914/
• 关键词: ボリュームデータ; アイソパラメトリック要素; 2次要素; スカラー場; 物体再構成; 発泡金属; 陰関数; RBF; モデリング; データ補間

今年度は，ボリュームデータが与えられたとき，アイソパラメトリック要素によって直接スカラー場g(x)を生成する際， 2次要素を導入することを検討した．具体的には，27点の2次要素を適用し，その他は前年度に線形要素を用いたときと同様の条件でg(x)を生成した．実験例として，幾つかの物体の点群データから得られたボリュームデータを対象に，2次要素で生成されたスカラー場g(x)において，g(x) = 0として抽出した物体表面を線形要素の結果と比較したところ，一方向あたりのボリュームデータ数が200から300程度になると視覚的にはほとんど違いがないものの，ボリュームデータ数が比較的少ない場合に，2次要素が線形要素と比較して細部まで表現できる例を確認した．なお，メモリ使用量については，2次要素の場合でも線形要素と同様であり，従来法（2次のB-Splineから得られた区分的多項式を用いる方法）と比較して1/27となる．計算時間に関しては2次要素を用いることで線形要素と比較して約1.3倍となるものの，従来法と比較して最大で約56倍高速であった．加えて，発泡金属モデリングの際に，内部的にボリュームデータを獲得してスカラー場を構成する場合があり，アイソパラメトリック要素を用いた方法に置き換えることも考えられるため，同モデリングについても検討した．従来，我々は球関数ベースのモデリング法を提案していたが，球の代わりに切頂八面体を用いる方法を提案した．同方法では，切頂八面体の各頂点を適切な範囲内で移動させ，これらの頂点を用いてRBFによる陰関数を生成することで，球関数の代替関数としている．数値実験により，従来法よりも発泡金属のセル形状に多様性を持たせつつ，従来法の持っている性質も継承していることを確認した．得られた研究成果は，研究会やオンライン開催した国際会議で発表した．

Our は, ボ リ ュ ー ム デ ー タ が and え ら れ た と き, ア イ ソ パ ラ メ ト リ ッ ク elements に よ っ て directly ス カ ラ ー field g (x) を generated す る interstate, two elements を import す る こ と を beg し 検 た. Specific に は, 27 points の two elements を applicable し, そ の は his former annual に を linear elements with い た と き と with others で g (x) を の conditions generated し た. Be 験 example と し て, several つ か の の object point group デ ー タ か ら have ら れ た ボ リ ュ ー ム デ ー タ を like に seaborne, two elements で generated さ れ た ス カ ラ ー field g (x) に お い て, g (x) = 0 と し て spare し た surfaces を linear elements の results と し た と こ ろ, A direction あ た り の ボ リ ュ ー ム デ ー タ が 200 か ら 300 degree に な る と regards 覚 に は ほ と ん ど violations い が な い も の の, ボ リ ュ ー ム デ ー タ が comparison of less な に い situations, two elements が linear と compare し て detail ま で performance で き を る cases confirmed し た. な お, メ モ リ usage に つ い て は, two elements の occasions で も と linear elements with others で あ り, 従 to method (2 times の B - Spline か ら have ら れ た distinguish polynomial を with い る method) と compare し て 1/27 と な る. Computation time に masato し て を は two elements with い る こ と で と linear elements compare し て about 1.3 times と な る も の の, 従 と compared to method し て biggest で about 56 times high-speed で あ っ た. Add え て, 発 foam metal モ デ リ ン グ の interstate に, internal に ボ リ ュ ー ム デ ー タ を get し て ス カ ラ ー field を constitute す る occasions が あ り, ア イ ソ パ ラ メ ト リ ッ を ク elements with い た method に place き in え る こ と も exam え ら れ る た め, with モ デ リ ン グ に つ い て も beg し 検 た. 従, I 々 は ball number of masato ベ ー ス の モ デ リ ン グ method proposed を し て い た が, ball の generation わ り に cut top octahedral を with い る method proposed を し た. Method with で は, cut the top octahedral の each vertex を appropriate な van 囲 で inside mobile さ せ, こ れ ら の vertex を with い て RBF に よ る Yin masato number を generated す る こ と で, ball number masato の instead of masato と し て い る. The numerical be 験 に よ り 従 to method よ り も 発 foam metal の セ ル shape に multiple others を hold た せ つ つ, 従 to method の hold っ て い る nature も 継 bearing し て い る こ と を confirm し た. The research results of られた were obtained, and the research society や, や, ラ, ラ, た held <s:1> た international conferences で and presented た た.

项目成果

Generation of Implicit Surface Based on Isoparametric Elements

基于等参元的隐式曲面生成

• 发表时间: 2021
• 作者: N. Hamano;T. Itoh;K. Tateyama;S. Nakata;and K. Watanabe;T. Itoh
• 通讯作者: T. Itoh

Closed-cellの壁の厚みを考慮したSonon法に基づく発泡金属モデルの生成

考虑闭孔壁厚的基于 Sonon 方法的泡沫金属模型的生成

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮地英生;川原慎太郎;樫山和男;伊東拓;濱野直輝，伊東拓
• 通讯作者: 濱野直輝，伊東拓

ボリュームデータを直接利用した陰関数曲面生成と高次要素の適用

直接使用体数据的隐式函数面生成和高阶元素的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮地英生;川原慎太郎;樫山和男;伊東拓
• 通讯作者: 伊東拓

Shape Modeling of Metal Foam Based on Implicit Surfaces Generated from Deformed Polyhedra

基于变形多面体生成隐式曲面的金属泡沫形状建模

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Hamano;T. Itoh;K. Tateyama;S. Nakata;and K. Watanabe
• 通讯作者: and K. Watanabe

Performance Evaluation and Extension of Mesh Generation Scheme Based on Structure of Magnetic Field Lines for Large Helical Device

大型螺旋装置基于磁力线结构的网格生成方案性能评估与扩展

• 发表时间: 2021
• 作者: C. Bou;T. Itoh;and M. Kobayashi
• 通讯作者: and M. Kobayashi