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基于材料特征表达的非均质实体模型建模.pdf
0054清华大学学报(自然科学版)2006年第46卷第2期 2/35
—ISSN10—00
CN
112223/NJ Univ(Sci&Tcch),2006,Vol46,No2 16j168
Tsinghua
基于材料特征表达的非均质实体模型建模
程捷, 林峰
(清华太学机械工程系,生物制造工程中心,北京100084)
摘要:为表达生物材料的非均质性,提出基于对料特征的 有重要意义。
非均质实体模型。材料特征作为设计意图的高层抽象,用以 set理论基础上
Dutta等最早在实体建模的r
表达实体某一特定子区域的材料分布。材料特征通过材料组 提出了rmset,并发展了类比于张量积实体及CSG
分分布函数来表达,讨论了材料组分分布函数的定义、形式
的模型…,但其根据扩散方程提出的模型难以表达
和定义域。提出材料特征的三层模型,并对材料特征进行了
生物材料的非均质性。Liu等人针对快速成形巾的
分类,讨论了特征对应的函数表达武和定义域等要素。借助
开放源码的图形棱心VTK(VisualizationToolKit)宴现了一
个原型建模系统,系统继承了特征建模的优点,使设计者可以 念,将实体划分为‘系列四面体单元组成的小区域.
根据设计规则,功能需求直观地设计实体内部的材料梯度。 其材料分布由顶点组分的函数合成米描述n],该方
关键词:生物材料;非均质实体;材料特征}材料组分分布 法在数学描述r较繁锁,目前未见对特征定义和分
函数 类的报道。Sun等人在复合材料应用背景下,提m
推理布尔运算(Reasoning
146
中图分类号:TH 文献标识码:A
文章编号2006 Cell)模型库支持r,将不同材料组分、结构的均质
单元组合成非均质材料。但模型库的建立依赖于大
量采集非均质实体数据及人丁抽象,工作毋较大。
Biswas等人将R一函数应用到非均质建模领域,提出
距离场(DistanceField)来描述实体的材料分布o],
由于R函数本身的限制,这种方法还不能表达周期
变化等较复杂的材料分布形式。郑卫国提出了基于
材料和结构模板的非均质表达方式,并将其与快速
成形中MEM工艺的材料堆积路径相对应“,这种
方法已获得初步应用但高度依赖于MEM工艺和设
备。另外,Siu提出“梯度源”模拟不同组分材料问的
扩散现象,并使用3DP工艺制造出模型口],但当前
的研究仅限于1维材料分布的情形。
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