CAGD与CAD/CAE/AI深度融合的类B样条等几何方法研究
批准号:
62072126
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
方美娥
依托单位:
学科分类:
计算机图形学与虚拟现实
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
方美娥
中文摘要
类B样条是CAGD中理论发展完善的样条工具,具有独特的建模与计算优势,本项目挖掘类B样条在CAD/CAE/AI中的应用潜力,运用并拓展等几何思想,提出新融合领域基于类B样条的等几何方法:.1.利用类B样条丰富的曲线曲面表示能力及可细分性,提出线弹性问题的建模、求解、细化、后处理及域外边界延拓方法,建立基于类B样条的高精度等几何边界元分析框架。.2.利用类B样条在柔性铰链精确建模及敏感性分析中的求导计算优势,结合物理与几何优化目标,建立基于类B样条的等几何形状优化方法,实现四种常用柔性铰链的弯曲柔度、轴向刚度物理性能及几何性能的提升。.3.利用类B样条在CAD边界表示模型中统一表示及属性精确计算能力,建立同时包含类B样条边界表示及三角网格表示的三维CAD模型数据集,以几何拓扑信息为输入、以可训练的类B样条关联函数为卷积核函数,创新提出等几何深度学习框架,并高效实现三维CAD模型形状分析任务。
英文摘要
B-like splines provide a rich set of spline tools with well-established theories in CAGD and with unique modeling and computing advantages. This project explores potential applications of B-like splines in CAD/CAE/AI, and further develops isogeometric methods based on B-like splines in new promising fields of applications:.1. B-like splines are capable of representation and subdivision of a rich class of curves and surfaces. In this project, we develop algorithms on B-like spline modeling and refinement and establish a general framework for isogeometric boundary element analysis of linear elasticity problems with relevant post-processing based on B-like splines..2. Taking advantages in accurate modeling of flexure hinges using B-like splines and relevant sensitivity analysis, we further develop isogeometric shape optimization methods for flexure hinges based on B-like splines. During the optimization process, objectives for both shape and performance optimization will be considered. Shape optimization experiments for four types of commonly used flexure hinges will be conducted to improve their flexibility, axial stiffness and geometric properties..3. Being a unified representation using B-like splines for B-rep modeling and accurate evaluation of geometric properties, we construct a large data set of CAD models including both B-like spline B-rep models and trigonometric meshes, and propose an isogeomtric deep learning network based on B-like splines. The input of this network is 3D geometric and topological information. Its convolution functions are trainable continuous functions. We also use the new deep learning network for efficient implementation and shape analysis of CAD models.
类B样条是CAGD中理论发展完善的样条工具,具有独特的建模与计算优势,本项目挖掘类B样条在CAD/CAE/AI中的应用潜力,运用并拓展等几何思想,研究新融合领域基于类B样条的等几何方法及其应用,主要包括以下四个方面:1)基于类B样条的线弹性问题等几何边界元方法研究。本项目将类B样条用于等几何边界元分析,精确表示多种基本解析形状,构造精确插值边界点和切线的圆弧样条边界,建立基于类B样条模型进行等几何边界元分析框架。针对线性弹性问题提出基于类B样条的IGABEM的框架和技术,包括相关公式、基于类B样条细分方法的细化以及最优后处理。提出牵引恢复方法来计算边界应力,以避免强奇异积分问题,并采用分治策略来获得各种物理量的清晰边界分布图。2)基于类B样条的三类物理问题的等几何分析方法研究。在线弹性问题等几何边界元分析研究的基础上,进一步将等几何思想推广到其它三类经典物理问题中,建立基于类B样条的2D/3D等几何分析框架,推导等几何分析过程中的模型表示、物理方程离散化及求解方法,包括泊松求解问题、流体问题及电磁学问题,保证几何模型精确性及分析流程的高效性。.3)基于CAD边界表示模型的等几何深度学习方法研究.B-rep是一种精确表示,包含丰富的工程语义信息,即全面的几何和拓扑数据,以及更高层次的信息,如设计意图、设计约束和其他嵌入在模型中的隐式知识,建立几何拓扑信息保持的B-rep等几何图神经网络模型VGNet,将等几何思想应用于三维CAD模型检索。.4)等几何深度学习在医学影像分析任务中的应用研究.本项目通过建立微分同胚形变多分辨率网络,从CBCT图像生成高质量的牙齿网格模型,网格形变网络模型采用的细分曲面模型为类B样条细分模型的特例,重建后的细分网格模型可直接用于后续的有限元分析,将等几何深度学习方法与等几何分析无缝衔接。
连续框架下复杂数据场可视分析方法及应用研究
-
批准号:61772164
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:58.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:方美娥
-
依托单位:
国内基金
海外基金