計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與CAD技術(shù)(12000022)作業(yè)1-10

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與CAD技術(shù)(12000022)作業(yè)1-10計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與CAD技術(shù)（12000022）作業(yè)1-10作業(yè)1一:選擇題CAD系統(tǒng)的選型原則有：（）A)具有專業(yè)應(yīng)用足夠的系統(tǒng)功能；B)軟件系統(tǒng)具有良好的用戶界面；C）具有良好的二次開發(fā)接口；D）硬件系統(tǒng)要支持并行計(jì)算機(jī)。1.ABC二:簡(jiǎn)答題1：針對(duì)當(dāng)前CAD應(yīng)用中面臨的產(chǎn)品信息共享、知識(shí)重用及協(xié)同開發(fā)等方面的問(wèn)題，今后CAD發(fā)展趨勢(shì)是什么？答：1、該CAD是否能滿足你所從事行業(yè)的需要2、在職人員是否會(huì)使用或較快接受該軟件3、該CAD是否能方便的與客戶交換資料4、該CAD的設(shè)計(jì)效率以及是否符合該國(guó)工程師的使用習(xí)慣5、該CAD的授權(quán)價(jià)格2：CAD軟件系統(tǒng)的規(guī)劃選型中，需要考慮哪些因素？2、階梯軸軸肩圓角過(guò)渡處的有效應(yīng)力集中系數(shù)Ka與B及r/d等有關(guān)。根據(jù)下表，按雙線性插值計(jì)算求B＝630MPa，r/d＝0.04時(shí)Ka的值。（8分）BKar/d6007008000．031．671．711．760．051．641．691．730．11．501．551．613簡(jiǎn)答：與B樣條表示方法相比，NURBS表示的優(yōu)點(diǎn)是什么由于NURBS曲面與B樣條曲面采用相同的基函數(shù)，因此NURBS曲面具有B樣條曲面相同的性質(zhì)，除此之外，由于全因子的作用，使NURBS曲面有更大的靈活性，且表達(dá)能力大大加強(qiáng)，NURBS曲面能統(tǒng)一表達(dá)二次曲面、B樣條曲面和Bezier曲面等。作業(yè)31、試推導(dǎo)三次Bezier曲線的一階幾何連續(xù)的拼接條件2、計(jì)算由控制點(diǎn)P0（0，0，0）、P1（20，40，0）、P2（60，50，0）、P3（80，0，0）確定的三次Bezier曲線參數(shù)t＝0.5時(shí)曲線上點(diǎn)的值3、如圖所示形體，填寫B(tài)rep表達(dá)的邊表和環(huán)表，給出形體的點(diǎn)、邊、環(huán)、面數(shù)目注：只填寫ABFE面上的邊表邊號(hào)起點(diǎn)邊號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左面右面注：只填寫ABFE面和CDEF面上的環(huán)表環(huán)號(hào)環(huán)號(hào)內(nèi)環(huán)/外環(huán)邊表該形體的頂點(diǎn)數(shù)為：12，邊數(shù)為：18，環(huán)數(shù)為：10，面數(shù)為：10。作業(yè)41、簡(jiǎn)述CSG及BREP的特點(diǎn)2、簡(jiǎn)述凸多面體消隱算法3、簡(jiǎn)述產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及其主要功能1、先定義一些形狀比較簡(jiǎn)單的常用體素，如方塊、圓柱、圓錐、球、棱柱等等，然后用集合運(yùn)算并、交、差把體素修改成復(fù)雜形狀的形體，用簡(jiǎn)單體素拼合構(gòu)成物體的方法稱為實(shí)體幾何構(gòu)造法法。CSG方法主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即體素的定義與描述、體素之間的布爾運(yùn)算。用CSG法表示一個(gè)物體可用二叉樹的形式加以表達(dá)。用點(diǎn)、邊、面、環(huán)以及它們之間相互的鄰接關(guān)系定義三維形體，這種通過(guò)指明點(diǎn)、線、面的連接關(guān)系，以及實(shí)體在各個(gè)面的哪一側(cè)的信息來(lái)表達(dá)三維實(shí)體的方法叫做邊界表示法（BoundaryRepresentation，BRep）。B-rep中要表達(dá)的信息分為兩類。一類是幾何數(shù)據(jù)，它反映物體的大小及位置，例如頂點(diǎn)的坐標(biāo)值，面數(shù)學(xué)表達(dá)式中的具體系數(shù)等。另一類是拓?fù)湫畔?，拓?fù)涫茄芯繄D形在形變與伸縮下保持不變的空間性質(zhì)的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，拓?fù)渲魂P(guān)心圖形內(nèi)的相對(duì)位置關(guān)系而不問(wèn)它的大小與形狀。在B-rep中，拓?fù)湫畔⑹侵赣脕?lái)說(shuō)明體、面、邊及頂點(diǎn)之間連接關(guān)系的這一類信息。2、設(shè)V為由視點(diǎn)出發(fā)的觀察向量，N為某多邊形面的法向量。若V·N<0，稱該多邊形為前向面，若V·N>0，稱該多邊形為后向面。后向面總是看不見(jiàn)的。3、PDM是一門用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息（包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)過(guò)程（包括過(guò)程定義和管理）的技術(shù)。包括以下幾個(gè)功能：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與文檔管理、產(chǎn)品配置管理、工作流程管理、分類與查詢管理和項(xiàng)目管理等。作業(yè)51、證明三次均勻B樣條曲線具有二階函數(shù)連續(xù)性。2、（a）如右圖所示，給出該形體的CSG表達(dá)（b）寫出該形體在UG系統(tǒng)的建模過(guò)程（也可其它CAD系統(tǒng)）1、解：根據(jù)均勻三次B樣條曲線的定義：將拼接的兩端曲線中第一段曲線的末端點(diǎn)坐標(biāo)和第二段曲線的首端點(diǎn)坐標(biāo)帶人發(fā)現(xiàn)二者一致，因此三次B樣條拼接時(shí)具有二次連續(xù)性。2、答：（a）該形體的CSG表達(dá)：1、先由圓了角的底板與兩個(gè)一大一小梯形板以及一個(gè)圓柱取并集，2、再有四根小圓柱與底板取補(bǔ)集，形成孔。（b）1、底板；2、墻壁；3、圓環(huán)；4、加強(qiáng)筋；5、打孔。作業(yè)61軸圓角半徑系數(shù)可以使用()表示A二維數(shù)表B一維數(shù)表C線圖D公式2均勻二次B樣條曲線各曲線段之間具有()階函數(shù)連續(xù)性。A1B2C3D03從設(shè)計(jì)角度而言，特征建模的特點(diǎn)是,,。4形狀特征中，典型的基于草圖的特征有,，。5參數(shù)化設(shè)計(jì)6自底向上裝配建模7下表為軸圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)的值，試用二元函數(shù)線性插值法求取時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)答案：1、A2、A3、從設(shè)計(jì)角度而言，特征建模的特點(diǎn)，表達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)完整，設(shè)計(jì)工作在更高層次上進(jìn)行，后續(xù)工作提供了依據(jù)。4、形狀特征中，典型的基于草圖的特征有拉伸，選擇，廣義掃描。5、參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)用一組參數(shù)來(lái)約束尺寸關(guān)系，只要使用者給參數(shù)賦予不同的值，就可以得到不用大小和形狀的零件模型，涉及結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動(dòng)。6、自底向上裝配建模：首先涉及各個(gè)零件結(jié)構(gòu)，然后定義裝配關(guān)系，裝配結(jié)構(gòu)在CAD系統(tǒng)內(nèi)部用二叉樹結(jié)構(gòu)來(lái)記錄，并以裝配結(jié)構(gòu)樹的形式進(jìn)行顯示，用戶通過(guò)一系列裝配特征操作來(lái)完成產(chǎn)品總成的裝配。7、解：選取表中對(duì)應(yīng)的四個(gè)表格數(shù)據(jù)為計(jì)算依據(jù)，通過(guò)線性插值：對(duì)以上結(jié)果在進(jìn)行線性插值作業(yè)71在光亮度插值算法中，下列論述哪個(gè)是錯(cuò)誤的（）AGouraud明暗模型計(jì)算中，多邊形與掃描平面相交區(qū)段上每一采樣點(diǎn)的光亮度值是由掃描平面與多邊形邊界交點(diǎn)的光亮度插值得到的；BPhong明暗處理模型中，采用了雙線性插值和構(gòu)造法向量函數(shù)的方法模擬高光；CGouraud明暗模型和Phong明暗處理模型主要是為了處理由多個(gè)平面片近似表示曲面物體的繪制問(wèn)題；DPhong明暗模型處理的物體表面光亮度呈現(xiàn)不連續(xù)躍變。B2在三維幾何造型方法中，局部操作能力比較弱的方法是（）AA體素造型 B八叉樹造型CB-Rep造型D特征造型3空間有8個(gè)控制點(diǎn)如要生成3次B-spine曲線，則由5段B樣條曲線逼近而成的。4特征定義的常用方式是，，。5試分析參數(shù)化建模與變量化建模的相同與區(qū)別。6如下圖，已知曲線通過(guò)Pi(i=0,1,2,3)坐標(biāo)已知，假設(shè)用二次曲線來(lái)擬合，請(qǐng)用最小二乘法求出其系數(shù)（15分）。1、B2、A3、54、交互定義，特征識(shí)別，基于特征的設(shè)計(jì)5、參數(shù)化設(shè)計(jì)方法和變量化設(shè)計(jì)方法是給予約束的設(shè)計(jì)方法中的兩種主要方法，二者初看相似，但技術(shù)上的差別主要體現(xiàn)在約束方程的定義和求解方式的不同。參數(shù)化方法求解采用順序求解策略，后面的元素求解依賴于生成它的幾何元素，求解過(guò)程不能逆向而行，即求解是過(guò)程式的。變量化方法本質(zhì)是一種并行求解策略，幾何約束和工程約束同時(shí)聯(lián)立整體求解來(lái)確定產(chǎn)品的形狀尺寸，功能強(qiáng)，但大型約束方程組整體求解的效率和穩(wěn)定性不如參數(shù)化方法。作業(yè)81齊次坐標(biāo)就是把n維向量用()維向量表示A.nB.n+1C.n-1D.32()可以計(jì)算實(shí)體的質(zhì)量和慣性矩A物性分析B裝配干涉檢查C裝配樹D爆炸圖。3實(shí)現(xiàn)繞任意軸旋轉(zhuǎn)需要使用變換的有，。4標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)建立過(guò)程含，,，四步。1、B2、A3、平行于坐標(biāo)軸的、不平行于坐標(biāo)軸的4、建模、參數(shù)化準(zhǔn)備、參數(shù)化、添加配置5簡(jiǎn)述拓?fù)湫畔⒓白饔?．使用圖形變換矩陣證明：二維點(diǎn)相對(duì)于軸作對(duì)稱，然后相對(duì)y軸作對(duì)稱，等價(jià)于該點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)作180度旋轉(zhuǎn)變換。作業(yè)91CAD的一個(gè)未來(lái)發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)跨部門（或行業(yè)）、跨地域的企業(yè)協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)。描述的是：A集成化B網(wǎng)絡(luò)化C智能化D標(biāo)準(zhǔn)化B2CAD的一個(gè)未來(lái)發(fā)展方向是，保證各種不同軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，避免信息孤島。描述的是：A集成化B網(wǎng)絡(luò)化C智能化D標(biāo)準(zhǔn)化A3B樣條曲線的凸包性指的是。4機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析對(duì)于機(jī)構(gòu)分析的兩大作用是，。5簡(jiǎn)述三次B樣條拼接時(shí)為何具有二次連續(xù)性61)如右圖所示零件，以CSG表達(dá)形式給出該零件的建模過(guò)程。2)說(shuō)明CSG表達(dá)的特點(diǎn)1、B2、A3、混合函數(shù)的凸包性4、驗(yàn)證是否合理及滿足需求5、6、1）建底板，底板通孔1，地板打孔2，建支架，支架打孔2）CSG的含義是任何復(fù)雜形體都可以用簡(jiǎn)單形體通過(guò)正則集合運(yùn)算組合,并以二叉樹結(jié)構(gòu)記錄。CSG數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,信息量小,易于管理；每個(gè)CSG都和一個(gè)實(shí)際的有效形體相對(duì)應(yīng)；CSG樹記錄了形體的生成過(guò)程，可修改形體生成的各環(huán)節(jié)以改變形體的形狀，但不能直接進(jìn)行形體的局部修改，如面、邊、點(diǎn)等；直接基于CSG表達(dá)形體，其組合運(yùn)算及顯示效率很低。作業(yè)101以下()是一次曲線AA直線B拋物線C三次Bezier曲線D三次B樣條2以下關(guān)于特征描述不正確的是()AA特征僅指幾何信息B特征包含設(shè)計(jì)語(yǔ)義C特征體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖D特征可以是制造特征3現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有，，等。4CAD系統(tǒng)開發(fā)的模式有，，三種。5 論述IGES標(biāo)準(zhǔn)的定義與應(yīng)用。 6如下圖所