面向动态等几何分析的时变参数化理论与方法研究

批准号:
61772163
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
徐岗
依托单位:
学科分类:
F0209.计算机图形学与虚拟现实
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
计忠平、Bernard Mourrain、许金兰、秦飞巍、凌然、朱雨凡、李博剑、李鹏高、马佳玲
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中文摘要
等几何分析为产品设计与仿真的无缝集成提供了新途径.计算域参数化是等几何分析领域的重要研究课题,但目前计算域参数化的相关工作主要面向静态等几何分析问题,为克服这一局限性,本项目针对时间相关的动态等几何分析问题,提出“时变参数化”这一概念,共包括三项研究内容:1)研究基于控制顶点重定位的时变参数化方法,在不增加自由度的前提下,提高等几何分析求解时间相关动态问题的精度;2)研究基于局部加细样条模型的时变参数化方法,自适应地进行动态局部加细与局部加粗,以保证在适当的自由度数目下,尽可能提高仿真精度,实现精度和效率的最佳平衡;3)建立定义在球面任意拓扑四边网格上的样条理论框架,以此为基础研究面向流形曲面上动态PDE问题的时变参数化方法.通过本项目的研究,可提高动态等几何分析的精度和计算效率,使其在CAD产品的多学科物理动态仿真中得到更广泛的应用.
英文摘要
Isogeometric analysis provides a new way to realize seamless integration of product design and numerical simulation. Parameterization of computational domain is an important research topic in the field of isogeometric analysis.Till this moment, however, the related work on parameterization of computational domain only focus on static problems with isogeometric analysis. To overcome this limitation, this project will propose the concept of “time-varying parameterization” for time-dependent dynamic isogeometric analysis. The proposed project has three major tasks: (1) to investigate the time-varying parameterization method by redistributing the interior control points, to improve the simulation accuracy of time-varying isogeometric analysis without increasing the degree of freedom; (2) to investigate the time-varying parameterization method based on local-refinement spline model, in which adaptive local refinement and local de-refinement can be performed to improve the simulation accuracy as much as possible with proper degree of freedom, and the best balance between accuracy and efficiency can be achieved; 3) to build the theory framework of spline model defined on spherical quad mesh with arbitrary topology,and to investigate the time-varying parameterization for dynamic PDE problems on manifold surfaces.With the proposed research in this project,we expect to improve the simulation accuracy and computational efficiency of isogeometric analysis,and extend the applications of isogeometric analysis on CAD products in the field of multidisciplinary physical dynamic simulation.
本项目的总体目标是研究面向动态等几何分析的时变参数化理论与方法,从而提高等几何分析的通用性、求解精度和计算效率, 使等几何分析在面向CAD模型的多学科物理场模拟中得到更广泛的应用。围绕项目总体研究目标与研究内容,经过四年的研究工作,本课题组研究了面向等几何分析的时变计算域参数化理论与优化方法、基于等几何时变配点法的动态几何建模及仿真方法、定义在任意拓扑四边网格上的样条理论框架、基于细分理论的等几何分析仿真新框架,圆满完成了预期研究目标。所取得的标志性科研成果如下:1)基于有限元方法的动网格法和调和映射的良好性质,本课题组提出了一种基于控制顶点重定位的时变参数化方法,可实现等几何分析中的计算域优化过程,通过等几何配点法求解相应的线性偏微分方程,可在不增加自由度数目的前提下,通过优化内部控制顶点的位置提高等几何分析的求解精度;2)研究了在公共边界上具有可微性的几何光滑样条函数空间。提出了任意拓扑四边形网格上具有G1连续的样条函数空间的基函数的新型高效的构造方法;3)提出了一种基于等几何分析配点法的动态样条浅浮雕建模的框架,高效的等几何配点法用于解决样条浮雕构造中涉及的动态PDE问题,易于实施且可以产生高质量浅浮雕模型;4)提出了一种基于边界元方法将平面区域自动划分为一组四边形区域的算法,适用于半结构化四边形网格的生成以及面向等几何分析的平面区域参数化方法;5)提出了一种基于自由变换的曲面保面积参数化优化算法,提出了层次自由曲面的保面积能量函数及其梯度的显式表达式,可大幅提升自由曲面纹理映射、等几何分析和曲面离散等应用的质量. 项目组在国内外重要期刊上发表标注学术论文共25篇,其中SCI期刊论文21篇(其中中科院TOP期刊论文5篇,CCFB类推荐期刊论文9篇),一级学术期刊4篇,授权发明专利2项,授权软件专著权1项;2018年获得浙江省自然科学奖三等奖.将相应成果应用于国家数值风洞重大工程,并进一步拓宽了国际国内科研合作的领域和渠道,增强了本课题组在相关学术领域的影响力.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Spline bas-relief modeling from sketches by isogeometric analysis approach
通过等几何分析方法从草图进行样条浅浮雕建模
DOI:10.1016/j.gmod.2019.101025
发表时间:2019-05
期刊:Graphical Models
影响因子:1.7
作者:Xu Jinlan;Ling Chengnan;Xu Gang;Ji Zhongping;Rabczuk Timon
通讯作者:Rabczuk Timon
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cad.2021.103134
发表时间:2021
期刊:Computer-Aided Design
影响因子:--
作者:Xiao-Wei Li;Yi-Jun Yang;Wei Zeng;Yu-Li Bi;Jin-Lan Xu;徐岗;Xing-Jun Zhang
通讯作者:Xing-Jun Zhang
Interpolatory Catmull-Clark volumetric subdivision over unstructured hexahedral meshes for modeling and simulation applications
用于建模和仿真应用的非结构化六面体网格的插值 Catmull-Clark 体积细分
DOI:10.1016/j.cagd.2020.101867
发表时间:2020
期刊:Computer Aided Geometric Design
影响因子:1.5
作者:Jin Xie;Jinlan Xu;Dong Zhenyu;Gang Xu;Chongyang Deng;Bernard Mourrain;Yongjie Zhang
通讯作者:Yongjie Zhang
DOI:10.1016/j.cagd.2019.04.019
发表时间:2019-05-01
期刊:COMPUTER AIDED GEOMETRIC DESIGN
影响因子:1.5
作者:Ji, Zhongping;Qi, Xiao;Wu, Qing
通讯作者:Wu, Qing
A boundary element-based automatic domain partitioning approach for semi-structured quad mesh generation
用于半结构化四边形网格生成的基于边界元的自动域划分方法
DOI:10.1016/j.enganabound.2020.01.003
发表时间:2020
期刊:Engineering Analysis with Boundary Elements
影响因子:3.3
作者:Xiao Zhoufang;He Shouping;徐岗;Chen Jianjun;Wu Qing
通讯作者:Wu Qing
支持创成式智能设计的CAE仿真引擎
- 批准号:2025C01086
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:徐岗
- 依托单位:
生物医学领域中时变流场复杂数据智能处理方法及应用
- 批准号:--
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:200万元
- 批准年份:2019
- 负责人:徐岗
- 依托单位:
适用于复杂外形产品的等几何造型理论及新型分析方法研究
- 批准号:61472111
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:徐岗
- 依托单位:
CAD中适合分析的体参数化方法与新型样条理论研究
- 批准号:61272390
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:徐岗
- 依托单位:
面向CAD/CAE无缝融合的等几何样条分析关键问题研究
- 批准号:61004117
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:徐岗
- 依托单位:
国内基金
海外基金
