面向CAx一体化的汽车外形建模方法研究

发布时间：2020-11-06 04:18

　　 随着多样化需求的增长与市场竞争的加剧,如何提升汽车造型的研发效率成为众多车企面临的难题。基于人机交互的计算机辅助建模软件在汽车概念设计阶段的应用越来越广泛,成为车身概念设计阶段必不可少的工具之一。然而,基于人机交互的形状建模对工程师要求极高且费用昂贵,同时数字化设计与制造过程模型高度异构。因此实现汽车造型师设计意图向数字模型的转换,进行高效率、高质量的车身概念模型集成化建模亟需解决。为实现高质量的车身概念模型快速建模,本文从面向形变模型的车身特征线网出发,对特征曲线与曲面的描述方式、质量评估等问题进行深入研究,提出了对车身曲线网重新编码并光顺的方案,从而达到了针对不同的车身曲线网均可处理得到高质量的车身曲线网。经过分析车身结构与曲面种类,对不同类型车身采用四种车身曲面分块生成策略,进而实现了高质量车身曲面模型的自动生成。针对快速原型及仿真需求,通过对现有车型的尺寸分析进行采样,构造百余款网格变形模板库,通过曲线网驱动的网格变形技术,实现面向仿真和制造的高质量网格模型生成。本文的工作主要从以下几个方面展开:(1)高质量车身曲面模型:对现有主流A级曲面建模工具进行调研,总结其构建A级曲面的方式,并提出“准A级”曲面概念,依据主流建模工具的方法结合本文的车身曲线网提出相应的车身曲线网优化方法,从而实现车身曲线网的光顺,为生成高质量车身曲面打下了基础。通过对车型分类以及造型曲面分析,提出了四种不同的车身曲面生成策略。(2)高质量车身网格模型:对车身网格变形过程中原型车的选择原则进行了研究,并针对目前的多数车型提出了99个车身网格变形模板。使得在目前的形状空间内车型的网格变形质量得到保证。最后,应用MATLAB实现了本文的车身特征线优化方案,完成了车身曲面光顺同时针对不同手绘草图输入的实例验证,大量的数值计算结果证明本文所提出的基于车身特征线网的高质量车身概念模型生成方法与网格变形模板的选择原则的可行性与可靠性。基于本文所提出的方法对车身曲线网数据库进行了更新,同时生成了大量的车身网格模型,方便后续工作的使用。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U462
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 相关工作
        1.2.1 车身“准A级”曲面重建
        1.2.2 基于CurveNetworks的车身网格变形
    1.3 主要工作
    1.4 本章小结
2 车身“准A级”曲面建模
    2.1 “准A级”曲面标准
    2.2 主流A级曲面建模工具的调研
        2.2.1 AutodeskAlias曲面生成规则
        2.2.2 CATIAICEM曲面建模
        2.2.3 Rhinoceros曲面建模说明
        2.2.4 AutodeskFusion360曲面建模说明
    2.3 车身曲面分块策略
    2.4 车身曲线的光顺
        2.4.1 最小二乘法车身特征线的拟合
        2.4.2 车身特征线曲率的光顺
    2.5 车身曲面的拼接
    2.6 曲线曲面光滑拼接问题分析
    2.7 本章小结
3 基于CurveNetWorks的车身网格变形
    3.1 原型车的选择
    3.2 车身曲面变形
        3.2.1 最小二乘法网格变形
    3.3 本章小结
4 数值算例和结果分析
    4.1 建模方法性能评估
    4.2 结果展示
    4.3 本章小结
结论
参考文献
附录A 曲线优化分组及排序
附录B 曲线组内曲线优化策略
附录C 本文采用的可变性网格模板模型一览表
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2872639