曲线曲面造型中的若干相关问题研究

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1、博士学位论文曲线曲面造型中的若干相关问题研究SomeResearchesonCurveandSurfaceModeling作者姓名：学科、专业：学号：指导教师：李彩云计算数学10901032王仁宏教授朱春钢副教授完成日期：2013年5月大连理工大学DalianUniversityofTechnology㈣ⅢIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2416683大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果．尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地

2、方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果．与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意．若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任．学位论文题目：塑筮鱼亟童型堕边蓥i捆羔盈题迎丕盈量作者签名：至塑当日期：!盟年—鱼月j￡日大连理工大学博士学位论文摘要随着产品设计和生产自动化程度的不断提高，许多产品在制作前要进行曲线与曲面的几何造型设计，例如船体的放样与设计，汽车车壳设计，飞机机翼、机身及机舱的设计，甚至刀架、刀片，鞋模和服装的设计都归结于曲线曲面造型的研

3、究，这也是目前计算机辅助几何设计(CAGD)研究的核心内容．曲线曲面造型经历了参数样条方法、Coons曲面、B6zier曲线曲面和B样条方法．另外，利用插值、拟合、逼近、拼接等方法研究满足某种性质的曲线曲面在实际应用中也是非常重要的．本文研究了以B6zier曲线为测地线的可展曲面拼接，插值测地线的极小曲面逼近，过曲率线的参数曲面及可展曲面的构造，还研究了异度隐函数样条曲线曲面并将其应用于参数曲线的分段近似隐式化，给出了一种多层的3次样条拟插值格式，构造了一种简单有效的数值积分公式．主要工作包括：1．测地线是曲面上一类很重要的曲线．例如

4、，制鞋工业中把皮革看成可展曲面，鞋面上的足背线相当于曲面上的测地线，服装业则以腰线为测地线．而在实际应用中，一片这样的曲面往往是不够用的，所以要考虑曲面的拼接问题．本文研究了以空间B6zier曲线为测地线的可展曲面的拼接问题，并给出了拼接条件．重点研究了以3次B(!zier曲线为测地线的可展曲面的拼接，给出了其控制项点所满足的关系方程．2．极小曲面具有很多重要的性质，在建筑设计、飞机制造、生物学、分子化学等领域都有重要应用．另外，在产品设计中，我们不仅希望曲面插值某些特征线，比如测地线，还希望消耗更少的材料。基于这一点，本文把测地线和

5、极小曲面相结合，研究了插值测地线的极小曲面逼近问题．3．曲率线是曲面上另外一类很重要的曲线．曲面上的曲线，如果它在所有点的切方向都是主方向，则称为曲率线．我们利用Frenet标架表示曲面，推导出了曲线为所构造曲面上曲率线的充要条件，并引入了两个控制函数口(s)，入(s)来控制曲面的形状，根据目(s)的表达式将充要条件进行分类，给出了曲线既是曲率线又是测地线的条件。4．可展曲面和曲率线在几何设计和曲面分析中起着很重要的作用．本文给出了插值曲率线的可展曲面的构造方法，并且给出了曲面的具体表达形式．分析了可展曲面分别是柱面、锥面、切线面时的

6、充要条件，并利用控制函数p(s)控制曲面的形状．5．在曲线曲面造型中，隐式曲线曲面的应用是非常广泛的．我们通过添加辅助曲线曲面，提出了异度隐函数样条曲线曲面的方法，并对其插值性、凸性以及正则性进行了详细分析．在此基础上提出了一种简单有效的参数曲线分段近似隐式化的方法．6．在数值逼近的理论和应用研究中，拟插值是非常重要的．径向基拟插值和3次样条拟插值是常用的拟插值格式．本文提出了一种多层的一元3次样条拟插值格式，与三D，L冗以及3次样条拟插值进行比较，有很好的逼近效果，并把这种格式应用于数值积分，构造了～种简单且有效的数值积分公式．曲线

7、曲面造型中的若干问题研究关键词：曲线曲面造型；测地线；极小曲面；曲率线；可展曲面；异度隐函数样条；拟插值大连理工大学博士学位论文SomeResearchesonCurveandSurfaceModelingAbstractWiththeimprovementofproductdesignandproductionautomation，manyproductsneedgeometricalmodelingdesignofcurveandsurfacebeforefabricating．Forexample，loftanddesignof

8、hull，designofcarshell，designofairplanewing，bodyandcabin，eventhedesignofkniferest，blade，mold，clothallattributet