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管状曲面是在不同的柱面间进行光滑过渡而生成的各种复合曲面.在纤维缠绕生产中,所遇到的绝大多数缠绕体是管状曲面. 为了纤维缠绕加工的方便,要求管状曲面的表示尽可能简单. 本文运用隐式曲面造型理论,给出了承插式弯管和Y-管两类管状曲面的整体造型方法,该方法具有曲面表达式简单、统一、形状可控制的优点,特别适合于现代纤维缠绕技术应用中.主要研究结果如下:
一、叙述了过渡曲面的隐式造型基础理论,并证明了其可行性.
二、针对承插式弯管的特点,选择单叶双曲面作为控制曲面,构造过渡曲面族,给出了承插式弯管过渡段的简单统一表达式,改进了文献[7]]承插式弯管光滑过渡的连接方式.同时,探讨了族参数对过渡曲面形状的影响,揭示了控制曲面与过渡曲面之间的关系.
三、提出了三轴线位于同一平面上,任意直径,任意夹角Y-管的整体造型方法. 选择椭球面作为控制曲面,通过源曲面和控制曲面的混合加权,实现了Y-管的整体光滑曲面造型,并导出了承插式弯管和Y-管的测地线计算公式.
四、在VC++语言环境下,利用OpenGL图形库,在两类管状曲面上采集点云数据,进行三角划分和曲面光顺,实现了弯管和Y-管的可视化,获得了良好的显示效果.