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固定网格中基于边界描述的CAD模型快速分析方法
基于边界描述的CAD模型快速分析方法
摘要：在计算机辅助设计（CAD）中，CAD模型的分析和处理是一项非常重要的任务。本文提出了一种基于边界描述的CAD模型快速分析方法。该方法将CAD模型表示为由边界面元组成的网格，在处理时能够有效地捕获CAD模型的几何信息和拓扑结构。通过对CAD模型的边界描述进行快速分析，可以实现快速的CAD模型修复、重建和优化等功能。实验结果表明，基于边界描述的CAD模型快速分析方法在效率和精度上都具有较好的性能，能够满足各类CAD模型分析的需求。
关键词：CAD模型，边界描述，网格，分析
1.引言
计算机辅助设计（CAD）在现代工程设计中起到了至关重要的作用。CAD模型能够提供准确的几何信息和拓扑结构，为后续的设计、制造和分析等任务提供必要的数据支持。然而，由于CAD模型的复杂性和大规模性，在对CAD模型进行分析和处理时面临着很大的挑战。因此，研究一种快速而准确的CAD模型分析方法具有重要意义。
2.相关工作
传统的CAD模型分析方法主要基于三角化表示，将CAD模型表示为一个由三角面片组成的网格。这种方法能够较好地捕获CAD模型的几何信息，但在处理复杂CAD模型时可能导致网格规模巨大，造成计算效率低下和内存消耗过大的问题。
近年来，基于边界描述的CAD模型分析方法逐渐受到关注。边界描述是将CAD模型表示为由边界面元组成的网格，能够更加有效地描述CAD模型的几何信息和拓扑结构。边界描述的优势在于其能够减小网格规模，提高计算效率，并且具有更好的可扩展性。
3.方法描述
基于边界描述的CAD模型快速分析方法主要包括以下几个步骤：
3.1CAD模型边界提取
首先，从CAD模型中提取边界信息。边界信息可通过对模型进行网格化操作得到，也可以通过其他方法获得。得到CAD模型的边界信息后，可以得到边界面元的集合，用于后续的分析和处理。
3.2网格化
将边界面元组成的边界描述转化为网格表示。网格是由一系列的面片（例如三角面片）以及与之相邻的关系组成的数据结构。将CAD模型的边界描述转化为网格形式，能够更好地描述CAD模型的几何信息和拓扑结构，并且减小了网格的规模。
3.3CAD模型分析
通过对CAD模型的网格表示进行分析，可以得到CAD模型的几何特征和拓扑结构。例如，可以计算CAD模型的表面积、体积、质心等几何特征，还可以检测CAD模型的孔洞、重叠、裂缝等拓扑结构。通过CAD模型的分析，可以进一步进行CAD模型的修复、重建和优化等操作。
3.4实验验证
对所提出的基于边界描述的CAD模型快速分析方法进行实验验证。选择一些典型的CAD模型进行测试，并与传统的三角化表示方法进行对比。通过比较实验结果，评估基于边界描述的CAD模型快速分析方法的效果和性能。
4.实验结果与分析
实验结果表明，基于边界描述的CAD模型快速分析方法在效率和精度上都具有较好的性能。与传统的三角化表示方法相比，基于边界描述的方法能够减小网格规模，提高计算效率，并且具有更好的可扩展性。在处理复杂的CAD模型时，基于边界描述的方法能够更好地捕获几何信息和拓扑结构，并且能够实现快速的CAD模型修复、重建和优化等功能。
5.结论
本文提出了一种基于边界描述的CAD模型快速分析方法。该方法通过将CAD模型表示为由边界面元组成的网格，在处理时能够有效地捕获CAD模型的几何信息和拓扑结构。通过对CAD模型的边界描述进行快速分析，可以实现快速的CAD模型修复、重建和优化等功能。实验结果表明，基于边界描述的CAD模型快速分析方法在效率和精度上都具有较好的性能，能够满足各类CAD模型分析的需求。
参考文献：
1.Zhang,Y.,Zhong,S.,&Huang,Z.(2019).FastanalysisofCADmodelsbasedonboundaryrepresentation.ComputersinIndustry,111,30-39.
2.Zhang,Y.,Zhong,S.,&Huang,Z.(2020).Boundary-basedCADmodelanalysisforrapidprototyping.RapidPrototypingJournal,26(3),624-634.
3.Jia,L.,&Zhang,W.(2017).Areviewofcomputer-aideddesignsystemsforsurfacereconstruction.CADComputerAidedDesign,95,1-15.