拓扑性质约束下产品形态仿生设计研究

发布时间：2017-05-02 08:00

  本文关键词：拓扑性质约束下产品形态仿生设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学研究从线性到非线性的转变,以及一些研究复杂性,不确定性学科的发展与成熟,理性的逻辑分析计算正逐步成为造型研究的一大趋势。本文尝试对产品形态仿生设计进行造型参数的分析与构建,从而对产品形态仿生设计进行控制。从研究意义上看,这不仅是对仿生设计理论研究的补充,也是对仿生设计方法渠道的拓展,对于后续计算机辅助造型设计而言,起着积极的衔接作用。论文首先对产品形态仿生设计过程进行了分析,锁定了较为模糊以及不确定的目标。继而以拓扑性质为理论工具,利用拓扑性质在形态识别以及形态变形中的稳定性,对产品形态仿生设计进行了理性约束。在生物特征分析环节,利用拓扑性质的知觉研究成果,建立了基于认知稳定性的特征分析模板；在生物特征提取环节,利用GIS中关于拓扑性质的形式化描述-拓扑关系,对生物形态特征的相互关系进行了分类和计算,构建了特征及特征之间关系的量化尺度表；在生物特征简化环节,利用拓扑变换的平滑混合方式,对简化程度进行了约束,提出了形态特征的物理简化与心理简化策略；在生物特征的生成环节,对特征识别性以及形态动势进行了探讨,提出了特征节点进行拓扑变换,特征结构遵循邻近变动,利用拓扑差异现象形成似运动等微观约束策略。最后,针对提出的约束策略,论文进行了眼动实验分析以及若干形态仿生案例的数据采集与计算,验证了其合理及有效性。论文以拓扑学研究中的拓扑性质为理论依据,探索性的引入至产品形态仿生设计过程中,建立了拓扑性质约束策略并进行了有效性检验,形成了一种偏于理性控制的产品形态仿生设计方法。
【关键词】：产品形态仿生设计 理性约束 拓扑性质
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB472
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题来源及论文研究背景8-10
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 研究背景8-10
• 1.2 课题研究现状分析10-14
• 1.2.1 形态仿生设计研究综述10-12
• 1.2.2 拓扑学及相关研究综述12-14
• 1.3 研究目的及意义14-15
• 1.3.1 研究目的14
• 1.3.2 研究意义14-15
• 1.4 研究创新点15
• 1.5 论文的研究内容与框架15-18
• 第二章 产品形态仿生设计过程及其约束18-29
• 2.1 产品形态仿生设计的概念18-19
• 2.1.1 产品形态仿生设计的定义18
• 2.1.2 产品形态仿生设计的分类18-19
• 2.2 产品形态仿生设计的过程19-21
• 2.2.1 产品设计的一般过程19-20
• 2.2.2 产品形态仿生设计的过程20-21
• 2.3 产品形态仿生设计过程中的约束21-27
• 2.3.1 生物形态特征的分析环节21-24
• 2.3.2 生物形态特征的提取环节24-25
• 2.3.3 生物形态特征的简化环节25-26
• 2.3.4 生物形态特征的生成环节26-27
• 2.4 形态仿生设计的感性约束与理性约束27-28
• 2.4.1 感性设计与理性设计27-28
• 2.4.2 性约束下的产品形态仿生设计28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 拓扑性质对产品形态仿生设计的约束29-39
• 3.1 拓扑性质的概念阐述29-31
• 3.1.1 拓扑性质与位置关系29
• 3.1.2 位置的拓扑关系表达29-31
• 3.2 拓扑性质与形状识别31-35
• 3.2.1 形状识别的两大模式32
• 3.2.2 拓扑性质知觉理论的观点32-35
• 3.3 拓扑与产品形态仿生的关联解析35-36
• 3.3.1 研究任务的关联性35
• 3.3.2 研究对象的关联性35-36
• 3.3.3 研究方式的关联性36
• 3.4 拓扑性质对形态仿生设计的约束36-38
• 3.4.1 拓扑性质是对推理过程的逻辑约束36-37
• 3.4.2 拓扑性质是对形态生成的动态约束37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 产品形态仿生设计的拓扑性质约束策略39-71
• 4.1 生物形态特征的分析环节39-47
• 4.1.1 生物形态的拓扑结构39-41
• 4.1.2 拓扑结构为首的特征树型分析41-46
• 4.1.3 基于认知稳定性的特征分析模板46-47
• 4.2 生物形态特征的提取环节47-55
• 4.2.1 生物形态特征的拓扑关系47-50
• 4.2.2 生物形态特征的尺度构建50-52
• 4.2.3 生物形态特征的拓扑权值表52-55
• 4.3 生物形态特征的简化环节55-59
• 4.3.1 生物形态特征的简化实质55-56
• 4.3.2 生物形态特征的物理简化56-57
• 4.3.3 生物形态特征的心理简化57-59
• 4.4 生物形态特征的生成环节59-70
• 4.4.1 特征节点进行拓扑变换60-62
• 4.4.2 拓扑结构关系保持一致62-64
• 4.4.3 特征拓扑关系邻近变动64-65
• 4.4.4 拓扑差异与动势的表达65-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 拓扑性质约束策略的有效性评估71-83
• 5.1 基于眼动追踪的特征分析模板检验71-77
• 5.1.1 眼动追踪技术概要71
• 5.1.2 生物形态特征的眼动实验设计71-73
• 5.1.3 生物形态特征的眼动数据分析73-77
• 5.1.4 苍鹭与螳螂案例的实验结论77
• 5.2 形态仿生中拓扑性质约束策略的检验77-82
• 5.2.1 若干形态仿生设计案例的选取77-78
• 5.2.2 仿生案例拓扑关系相似性度量78-80
• 5.2.3 仿生案例可识别性的问卷调查80-81
• 5.2.4 仿生案例数据分析及结论81-82
• 5.3 本章小结82-83
• 第六章 设计实践83-88
• 6.1 产品形态仿生设计流程83
• 6.2 天鹅形态仿生设计实践83-87
• 6.2.1 天鹅形态特征的分析83-85
• 6.2.2 天鹅形态特征的提取85
• 6.2.3 天鹅形态特征的简化85-86
• 6.2.4 天鹅形态特征的生成86-87
• 6.3 本章小结87-88
• 结语88-89
• 致谢89-90
• 参考女献90-92
• 附录1：图表索引92-95
• 附录2：若干产品形态仿生案例的拓扑关系相似度95-98
• 附录3：若干产品形态仿生案例识别性的问卷调查98-100
• 附录4：作者在攻读硕士学位期间发表的论文及实践成果100

【参考文献】

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本文编号：340535