2014学习感悟.docVIP

论述建模技术的发展史 在科技高速发展的今天，我们在进行不同的工作时，都需要先进行建模，考察工作的可实施性。但是，对于建模，我们更关注的是建模技术的使用以及建模技术的方便性。比如，在机械设计与加工过程中，我们使用的CAD技术，SOLID WORKS技术，Pro/e技术等等，这些技术的使用大大方便了我们的工作。既然建模技术如此重要，那么我们就来谈谈建模技术的发展史。 一．建模技术的产生 计算机辅助设计技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理等内容。随着Internet/Intranet网络和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到广泛应用。 1．蓬勃发展和进入应用时期（60年代） 提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。60年代中期出现了许多商品化的CAD设备。 2．广泛使用的时期（70年代） 1970年美国Applicon公司第一个推出完整的CAD系统。出现了面向中小企业的CAD／CAM商品化系统。 3．突飞猛进的时期（80年代） 在这个时期，图形系统和CAD／CAM工作站的销售量与日俱增，美国实际安装CAD系统至1988年发展到63000套。CAD／CAM技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用于产吕设计发展到用于工程设计和工艺设计。 4．开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期（90年代） 由于微机加视窗95／98／NT操作系统与工作站加Unix操作系统在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。 二、三维建模技术的发展 三维建模技术是一门通过软件来实现模型的技术手段。三维建模技术是研究在计算机上进行空间形体的表示、存贮和处理的技术。实现这项技术的软件称为三维建模工具。 线框建模 线框建模技术可以说是最基本的三维建模技术，它是利用基本线素来定义设计目标的棱线部分，从而构成实体的立体框架图。三维实体仅通过顶点和棱边来描述形体的几何形状，其线框模型的数据结构由一个顶点表和一个棱边表组成，棱边表用来表示棱边和顶点的几何拓扑关系，而顶点表用于描述顶点的编号和坐标值。线框建模系统数据结构简单，相应地占用系统空间少，但是，由于线框模型只有棱边和顶点的信息，缺少面与边、面与体等的拓扑信息，因此形体的信息描述不完整，容易产生歧义，同一个线框可能表示成多种模型。 曲面建模 曲面建模是通过对形体的各个表面或曲面进行描述的一种三维建模方法。在曲面建模系统中加入了相邻面的有关信息，在一定程度上避免了线框建模容易产生多义性的缺点，但是却没有描述出面与体的拓扑信息，系统无法是别处那一侧是体内，那一侧是体外，虽然也能进行加工等操作，但由于缺乏对物体物理属性的描述，在有限元（FEA）分析应用中显得力不从心。 4.实体建模 实体建模是利用一些基本体素，通过集合运算或基本变形操作来构造复杂形体的一种建模技术。实体建模实体完整地描述了物体的几何属性，无论是在数控加工还是有限元分析中，实体建模系统均提供了一定的支持。但是实体建模技术也是有它的缺点，创建一个完整的实体模型需要大量的输入数据，并将他们存贮起来建立相应的输穴描述，这时数据的输入就会显得异常的繁琐，使用起来不很便捷。 5.特征建模 特征建模技术是目前较为流行的一种建模技术，各种大型的商业化CAX一体化软件都采用了特征建模技术，特征建模技术增加了明显的工程含义。因为任何产品在设计、制造过程中，不仅需要提供结构形状、公差尺寸等几何信息，还需要提供加工过程中所需要的尺寸公差、形位公差、粗糙度、材料性能、技术要求等极为重要的非几何信息。为了提高CAD、CAM、CAE和CAPP的集成程度，特征建模技术因此而产生。 几何建模系统的数据结构： 对于早期比较流行的数据结构是：CSG和B-rep数据结构，以B-rep表示为核心的实体造型系统的理论基础是代数拓扑的平面图理论，其表示域为二维流形，对于标准的集合运算或正规则集合运算，都会产生非二维流形情况，即表示域对运算是不封闭的。以CSG为核心的实体造型系统建立在点集模型的基础上，在正则集合运算下其表示域是封闭的，但是工程实际的要求使几何模型的表示域不仅限于实体，而是要将线框、曲面、实体模型统一在一个框架中表示，把几何模型的表示域由二维流形、r_set集扩大到非流形。目前流行的是非流形造型系统，采用非流形数据结构可以集成地表示实体模型的各种信息，支持从概念设计到加工、分析的集成，把设计、分析、制造作为一个整