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基于局部网格操作的CAD模型网格优化算法研究的开题报告
一、选题的背景和意义
随着计算机技术的不断发展，数字化设计已经成为现代工程设计的标准操作方式之一。数字化设计的重要组成部分——CAD技术已经在很多领域广泛应用，如汽车、飞机、建筑等方面。特别是在航空、航天等高端领域，CAD技术的应用已经成为必不可少的工具。CAD技术能够节省大量的时间和精力，提高设计效率，同时还可以优化设计方案，弥补人的主观能动性所带来的缺陷。
在数字化设计过程中，CAD模型的建立是极其重要的。通常，将三维几何模型离散成带有封闭拓扑结构的有限元网格便是CAD模型的建立方式之一。上述方法不仅可以大大方便模型后续的几何加工、数据分析等工作，而且对于一些复杂形状的物体，体网格的表现形式比点云或其他离散化方式或更加有效。
但是，在得到CAD模型网格后，我们需要进行进一步的优化处理，以保证离散化的CAD模型可以在数值计算或物理仿真等方面表现稳定和准确。基于此，局部网格优化便成为了一种较为常见的处理方式，它的主要目的是对CAD模型中任意的网格进行局部的优化，并使得模型整体更加平滑、向内平滑或者具有更好的刚度和形变性能等。
因此，本文将研究基于局部网格操作的CAD模型网格优化算法，探究局部网格代表算法、光顺算法、局部调整最小刚度算法、子集法等局部网格操作算法，以统一理解和描述网格优化问题和方法，提高CAD模型的精度和准确性，推动CAD技术在实际应用中的推广和应用。
二、选题的研究内容和思路
本文旨在研究基于局部网格操作的CAD模型网格优化算法，将主要从选题的背景出发，阐述CAD模型网格优化的关键技术点以及优化算法的实现思路，并结合事例进行验证。具体分为以下几个方面：
1.了解CAD模型建立与离散化的基本方法、CAD模型网格优化方法和目前局部网格操作算法的发展情况。
2.探究局部网格代表算法、光顺算法、局部调整最小刚度算法、子集法等局部网格操作算法，并分析它们的特点、适用范围以及优点和缺点。
3.在本文研究内容的基础上，结合前人的研究思路，将各类局部网格操作算法的思想进行整合，提出一种优化结果更加准确有效的算法。
4.在实验部分，对比上述各类算法的优缺点，利用相应情境场景进行测试，验证本文算法的可靠性和有效性。
5.研究内容的总结，探讨该算法在实际应用中的推广和应用，并给出以后研究方向的建议。
三、选题的研究计划和进度安排
该研究计划的时间跨度为6个月，进度安排如下：
第1-2月：CAD模型网格的建立与离散化方法研究，并了解目前局部网格操作算法的发展情况。
第3-4月：分别对局部网格代表算法、光顺算法、局部调整最小刚度算法、子集法等局部网格操作算法进行研究，并分析它们的特点、适用范围以及优点和缺点。
第5月：在前人的研究基础上，将各类局部网格操作算法的思想进行整合，并提出一种优化结果更加准确有效的算法。
第6月：根据之前的研究内容，结合事例进行算法测试和验证，探讨该算法在实际应用中的推广和应用，并给出以后研究方向的建议。
四、存在的问题和解决方案
1.存在的问题：CAD模型的建立、网格优化等属于大量计算的过程，被大量的模型数据所降低，导致精度不高。
解决方案：可以通过提高硬件设备的性能，如CPU、显卡、内存等，加快计算速度。另外，对数据进行处理和分解，采用分布式计算的方式，分散任务计算量，加快计算进程。
2.存在的问题：不同CAD软件所使用的数据格式不同，本研究使用的优化算法是否与其他CAD软件兼容性不佳。
解决方案：对不同格式的数据进行兼容性设计，可以通过构建通用数据格式来实现跨软件的数据交互，并考虑优化算法的可拓展性和可扩展性。