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参数曲面/体的理论及其在等几何分析中的应用研究

批准号:
12071057
项目类别:
面上项目
资助金额:
51.0 万元
负责人:
朱春钢
依托单位:
学科分类:
数值逼近与计算几何
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱春钢

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
参数曲面与参数体的理论研究不仅对计算几何与计算机辅助几何设计的理论发展有重要意义,而且对曲面与实体造型技术在计算机科学与工程中的应用有重要的指导意义。本项目拟对一些尚未发现的参数曲面/体的理论进行研究,同时拟将所研究的部分理论应用于面向等几何分析的计算域参数化中。本项目拟开展的主要研究内容包括:三元toric-Bernstein基函数的升阶与递推公式;GT-Bézier曲面/体与toric体的升阶公式与de Casteljau算法;toric体、有理Bézier体、NURBS曲面/体的单值性条件与判定算法及其在计算域参数化中的应用;toric曲面/体的分解算法及其在计算域分解与单元细化中的应用;计算域参数化中权因子的作用。通过本项目的研究,将数学理论与实际应用相结合,在丰富与完善参数曲面/体的理论、性质与算法的同时,拓展这些理论在等几何分析等方向中的应用。
英文摘要
The study on theory of parametric surfaces and volumes are not only important for the improvement of computational geometry and computer aided geometric design, but also important for applications of surface and solid modeling in computer science and engineering. This research project aims to study on the theory of parametric surfaces/volumes, and its application for parametrization of computational domain in isogeometric analysis. This project involves researches in the following topics: the degree elevation and recursive formulas of trivariate toric-Bernstein basis functions; degree elevations and de Casteljau algorithms of GT-Bézier surfaces/volumes and toric volumes; the injectivity conditions and algorithms for toric volumes, rational Bézier volumes, NURBS surfaces/volumes, and their application in parametrization of computational domain; the decomposition algorithm of toric surfaces/volumes and its application in parametrization of computational domain and element refinement; application of weights in parametrization of computational domain. We believe the results of this project will not only enrich and improve the theory, properties and algorithms of parametric surfaces and volumes, but also extend their applications in isogeometric analysis and related fields.
参数曲面/体的研究不仅对计算几何与计算机辅助几何设计的理论发展有重要意义,而且对曲面与实体造型技术在科学与工程计算中的应用有重要的指导意义。本项目着重对有理Bézier方法、NURBS方法和以toric方法为代表的新型样条方法所构造的参数曲面/体的理论进行研究,同时将研究的部分结论应用于面向等几何分析的高质量计算域参数化中。本项目取得如下主要成果:给出提高NURBS参数化质量的两类优化方法与r自适应参数化方法;提出Toric曲面的分割算法与h-细化方法;提出一种通过交替调整控制顶点、权因子和节点向量的Full-LSPIA方法,以构造高精度的NURBS拟合结果;提出针对多边复杂计算域的MS-GIFT方法,该方法采用toric曲面参数化复杂多边计算域,同时利用 B样条/THB样条进行分析;针对狭长计算域,提出基于Schwarz–Christoffel映射与边界参数匹配问题的参数化新方法;给出三元toric-Bernstein基函数的递推公式并提出一类判断toric体是否对任意正权因子都满足单值性的判断算法;提出了GB曲面的节点插入算法和改进的升阶算法,并应用于IGA中;对于复杂几何结构的计算域,提出了一种基于标架场奇异结构的计算域分解与多片参数化方法;提出一类基于计算NURBS体切锥来判断NURBS体单值性的充分条件,并给出理论证明与简便判断算法;提出了适用于在平面物理域上的等几何配点法的NURBS/toric残差参数化方法。本项目累计发表与录用论文21篇,其中在CAGD、CAD等SCI检索国际重要期刊发表论文17篇。获得学术会议优秀论文2次、校优秀研究生学位论文3篇、校优秀自然科学学术成果奖2次。通过本项目的研究,将计算几何理论与等几何分析相关知识相结合,提出一系列参数曲面/体的理论、性质与算法,促进了计算几何与计算机辅助几何设计相关理论研究的发展,并将相关结论应用于面向等几何分析的高质量计算域参数化中。
参数曲线曲面的几何性质研究
  • 批准号:
    11671068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    朱春钢
  • 依托单位:
Toric曲面研究
  • 批准号:
    11271060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    朱春钢
  • 依托单位:
分片代数曲线曲面的理论与应用研究
  • 批准号:
    10801024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    朱春钢
  • 依托单位:
计算几何中的若干问题及其应用研究
  • 批准号:
    10726068
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    3.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    朱春钢
  • 依托单位:
国内基金
海外基金