RU2374697C2 - Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour - Google Patents

Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour Download PDF

Info

Publication number
RU2374697C2
RU2374697C2 RU2007131913/28A RU2007131913A RU2374697C2 RU 2374697 C2 RU2374697 C2 RU 2374697C2 RU 2007131913/28 A RU2007131913/28 A RU 2007131913/28A RU 2007131913 A RU2007131913 A RU 2007131913A RU 2374697 C2 RU2374697 C2 RU 2374697C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
network
net
coordinates
contour
Prior art date
Application number
RU2007131913/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007131913A (en
Inventor
Нух Махмудович Якупов (RU)
Нух Махмудович Якупов
Риннат Галеевич Нуруллин (RU)
Риннат Галеевич Нуруллин
Самат Нухович Якупов (RU)
Самат Нухович Якупов
Ильяс Ханафеевич Мифтахутдинов (RU)
Ильяс Ханафеевич Мифтахутдинов
Хаким Габдрахманович Киямов (RU)
Хаким Габдрахманович Киямов
Original Assignee
Институт механики и машиностроения Казанского научного центра Российской академии наук
Нух Махмудович Якупов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт механики и машиностроения Казанского научного центра Российской академии наук, Нух Махмудович Якупов filed Critical Институт механики и машиностроения Казанского научного центра Российской академии наук
Priority to RU2007131913/28A priority Critical patent/RU2374697C2/en
Publication of RU2007131913A publication Critical patent/RU2007131913A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2374697C2 publication Critical patent/RU2374697C2/en

Links

Images

Landscapes

  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: method includes operations of flexible element fixation relative to foundation, pulling of net previously made of elastic material on it, measurement of net nodal points coordinates relative to foundation. Peculiarity of the method consists in the fact that spatial frame is made of curvilinear shaping elements, which create quadrangular contour, net of elastic material is pulled onto frame, moreover, each nodal contour point of net is fixed at appropriate points of frame, which are distributed along length of shaping element according to a certain specified law. Frame with net is fixed relative to support surface of foundation. Measured coordinates of net nodal points relative to selected system of coordinates related to support plane, surface metrics components (of the first and second metric tensors) are defined.
EFFECT: generation and mathematical description of minimum surface with complexly shaped contour, which is arbitrarily oriented in space.
3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к отраслям, связанным с формированием поверхностей сложной геометрии и определением их метрики, в частности строительных конструкций, корпусов транспортных средств, космической техники, элементов приборов, дорожного покрытия и т.д.The invention relates to industries related to the formation of surfaces of complex geometry and the determination of their metrics, in particular building structures, vehicle bodies, space technology, instrumentation, road surfaces, etc.

Известны способы измерения горизонтальных неровностей (рихтовки) и кривизны в плане рельсовых нитей, заключающиеся в том, что измеряют текущий курс кузова путеизмерительного вагона и текущий угол виляния измерительной тележки относительно кузова. Далее измеряют расстояния от реборд соответствующих колес тележки до головок рельсов. По измерительной информации рассчитывают текущие курсы рельсовых нитей как текущий курс кузова минус текущий угол виляния измерительной тележки относительно кузова минус текущий угол непараллельности реборд колесных пар измерительной тележки и головок рельсовых нитей. Затем получают текущие значения горизонтальных неровностей рельсовых нитей как произведения базы тележки на отклонения текущих курсов рельсовых нитей от текущих усредненных на базе тележки курсов рельсовых нитей, рассчитанных от курсов рельсовых нитей (патент РФ №2276216, М.кл. Е01В 35/00, опубл. 10.05.2006).Known methods for measuring horizontal irregularities (straightening) and curvature in terms of rail threads, which consists in measuring the current course of the body of the measuring car and the current wobble angle of the measuring carriage relative to the body. Next, measure the distance from the flanges of the corresponding wheels of the trolley to the heads of the rails. Based on the measurement information, the current rates of the rail threads are calculated as the current course of the body minus the current wobble angle of the measuring trolley relative to the body minus the current angle of non-parallelism of the flanges of the wheelsets of the measuring trolley and the heads of the rail threads. Then, the current values of the horizontal irregularities of the rail threads are obtained as the product of the base of the cart for deviations of the current courses of the rail threads from the current average courses of the rail threads calculated on the basis of the cart, calculated from the courses of the rail threads (RF patent No. 2276216, Mcl. E01B 35/00, publ. 05/10/2006).

Однако известные способы не позволяют формировать линии сложной геометрии и определять неровности двумерных объектов.However, the known methods do not allow the formation of lines of complex geometry and determine the roughness of two-dimensional objects.

Известны способы определения кривизны и уклонов профиля поверхности дорожного покрытия в двух различных направлениях, включающие измерение параметров движения автомобиля, определение и корректировку базиса отсчета относительно плоскости, анализ упомянутых данных с помощью ЭВМ, нахождение уклонов дорожного покрытия в двух различных направлениях и выдачу на экран монитора измерительно-вычислительного комплекса расчетных параметров в процессе движения автомобиля (патент РФ №2114391, М.кл. G01C 7/04, опубл. 27.06.1998).Known methods for determining the curvature and slopes of the surface profile of the road surface in two different directions, including measuring the vehicle’s motion parameters, determining and adjusting the reference basis relative to the plane, analyzing the data using a computer, finding the slopes of the road surface in two different directions and displaying measurement -computing complex of design parameters in the process of car movement (RF patent No. 21114391, M.cl. G01C 7/04, publ. 06.27.1998).

Однако известные способы не позволяют формировать поверхности сложной геометрии, в том числе минимальные поверхности заданной формы.However, the known methods do not allow the formation of surfaces of complex geometry, including minimal surfaces of a given shape.

Известен также экспериментальный способ параметризации минимальных поверхностей, основанный на решении двухмерного уравнения Лапласа (на примере постановки внутренней задачи Дирихле, когда известны краевые значения координат и необходимо найти внутренние), в котором выставляют вертикальные стержни на необходимую высоту относительно опорной плоскости согласно требованиям задачи, с помощью измерительного прибора выверяют точность установки стержней, посредством фиксатора закрепляют стержни на необходимой высоте, натягивают на вертикальные стержни заранее изготовленную сеть из гибкого эластичного материала, с помощью высокоточного измерительного прибора замеряют высотные координаты во внутренних точках (точках пересечения) эластичной гибкой сети (патент РФ №2121166, М.кл. G09B 23/04, опубл. 27.10.1998).There is also an experimental method for parameterizing minimal surfaces, based on the solution of the two-dimensional Laplace equation (for example, the formulation of the internal Dirichlet problem, when the boundary values of coordinates are known and it is necessary to find the internal ones), in which vertical rods are set to the required height relative to the reference plane according to the requirements of the problem, using measuring device verify the accuracy of the installation of the rods, using the clamp fix the rods at the required height, pull on ikalnye rods preformed web of flexible elastic material by a precision measuring device measure the altitude coordinates at internal points (intersection points) of the elastic flexible network (RF patent №2121166, M.kl. G09B 23/04, publ. 27.10.1998).

Указанный способ обладает следующими недостатками:The specified method has the following disadvantages:

а) способ не позволяет получать непрерывные и гладкие контуры произвольной конфигурации, свободно ориентированные в пространстве (все контуры имеют прерывистый дискретный характер);a) the method does not allow to obtain continuous and smooth contours of arbitrary configuration, freely oriented in space (all contours are discontinuous, discrete in nature);

б) способ предназначен только для измерения геометрических параметров объекта и не позволяет формировать минимальные поверхности со сложным контуром;b) the method is intended only for measuring the geometric parameters of the object and does not allow the formation of minimal surfaces with a complex contour;

в) в способе не предусмотрено вычисление метрики поверхности (определение компонент первого и второго метрических тензоров);c) the method does not provide for the calculation of the surface metric (determination of the components of the first and second metric tensors);

г) координаты в горизонтальной плоскости имеют фиксированные значения (координаты установки вертикальных стержней не изменяемые).d) the coordinates in the horizontal plane have fixed values (the coordinates of the installation of vertical rods are not changeable).

Задачей (целью) изобретения является формирование поверхности с непрерывными и гладкими криволинейными координатными линиями, описание поверхности сложной геометрии, произвольно ориентированной в пространстве, и вычисление компонент первого и второго метрических тензоров (метрики поверхности).The objective (goal) of the invention is the formation of a surface with continuous and smooth curved coordinate lines, a description of the surface of complex geometry, arbitrarily oriented in space, and the calculation of the components of the first and second metric tensors (surface metrics).

Указанные задачи достигаются тем, что в экспериментальном способе параметризации минимальных поверхностей со сложным контуром, включающем операции фиксации гибкого элемента относительно основания, натягивания на него заранее изготовленной сети из эластичного материала, замера координат узловых точек сети относительно основания, изготавливают пространственный каркас из криволинейных формообразующих элементов (например, кусков гнущейся проволоки), образующих заданный четырехугольный контур, натягивают на каркас первоначально прямоугольную в плане сеть из эластичного материала, причем каждую узловую контурную точку сети закрепляют на соответствующих точках каркаса, распределенных по длине формообразующего элемента или равномерно, или по определенной заданной закономерности. Каркас с сетью фиксируют относительно опорной плоскости основания. При этом поверхность формируют и параметризируют по узловым точкам сети. Для этого замеряют координаты узловых точек сети относительно выбранной системы координат, связанной с опорной плоскостью. Выполняют обработку полученных результатов с определением компонент метрики поверхности.These tasks are achieved by the fact that in the experimental method of parameterizing minimal surfaces with a complex contour, including the operation of fixing a flexible element relative to the base, pulling on it a prefabricated network of elastic material, measuring the coordinates of the network's nodal points relative to the base, a spatial frame is made of curved forming elements ( for example, pieces of bending wire), forming a given quadrangular contour, pull on the frame initially straight a network, angular in plan, made of elastic material, and each nodal contour point of the network is fixed at the corresponding points of the frame distributed along the length of the forming element either uniformly or according to a certain predetermined pattern. The frame with the network is fixed relative to the support plane of the base. In this case, the surface is formed and parameterized by the nodal points of the network. To do this, measure the coordinates of the nodal points of the network relative to the selected coordinate system associated with the reference plane. Perform the processing of the results with the determination of the components of the surface metric.

На фиг.1 схематически представлен общий вид установки для экспериментальной параметризации поверхности; на фиг.2 показаны вспомогательные координатные линии, нанесенные на поверхность основания; на фиг.3 представлен фрагмент формируемой поверхности при разбиении контура на заданное число точек; на фиг.4 изображена схема сети из эластичного материала в виде единичного квадрата, которая предназначена для совмещения с контуром изготовленного каркаса; на фиг.5 - трехмерное изображение исходной поверхности, формируемой сетью единичного квадрата при наложении на каркас со сложным контуром; на фиг.6 - трехмерное изображение полученной после построения поверхности со сложным контуром; на фиг.7 - трехмерное изображение полученной после построения поверхности первых производных по первому параметру; на фиг.8 - трехмерное изображение полученной после построения поверхности первых производных по второму параметру.Figure 1 schematically shows a General view of the installation for experimental parameterization of the surface; figure 2 shows the auxiliary coordinate lines plotted on the surface of the base; figure 3 presents a fragment of the formed surface when dividing the contour into a given number of points; figure 4 shows a diagram of a network of elastic material in the form of a single square, which is designed to align with the contour of the fabricated frame; figure 5 is a three-dimensional image of the original surface formed by the network of a single square when superimposed on a frame with a complex contour; figure 6 is a three-dimensional image obtained after building the surface with a complex contour; 7 is a three-dimensional image obtained after building the surface of the first derivatives with respect to the first parameter; on Fig - three-dimensional image obtained after building the surface of the first derivatives of the second parameter.

На фигурах обозначены:In the figures indicated:

х, у, z - координаты в декартовой системе;x, y, z - coordinates in the Cartesian system;

Г1, Г2, Г3, Г4 - контурные линии формируемой поверхности (контуры каркаса);G 1 , G 2 , G 3 , G 4 - contour lines of the formed surface (contours of the frame);

Ω - область, которую занимает формируемая поверхность;Ω is the area occupied by the formed surface;

t1, t2 - координаты (параметры) единичного квадрата (верхние индексы 1 и 2 - индексы, показывающие направление координат);t 1 , t 2 - coordinates (parameters) of the unit square (upper indices 1 and 2 - indices showing the direction of coordinates);

Ωф - область, которую занимает единичный квадрат в координатах t1, t2 (параметры t1 и t2 изменяются в частном случае от 0 до 7);Ω f - the area occupied by the unit square in the coordinates t 1 , t 2 (parameters t 1 and t 2 vary in a particular case from 0 to 7);

М - произвольная точка на формируемой поверхности;M is an arbitrary point on the formed surface;

Мф - точка на области Ωф, соответствующая произвольной точке М формируемой поверхности;M f - a point on the region Ω f corresponding to an arbitrary point M of the formed surface;

Figure 00000001
- радиус-вектор произвольной точки М на формируемой поверхности.
Figure 00000001
is the radius vector of an arbitrary point M on the formed surface.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Изготавливают пространственный каркас контура формируемой поверхности. При этом каркас составляют из четырех пространственных криволинейных формообразующих элементов 1, 2, 3 и 4 (например, кусков гнущейся проволоки) с нанесенными на них метками согласно заданным условиям. Концы формообразующих элементов 1, 2, 3 и 4 жестко стыкуют с образованием замкнутого четырехугольника заданной формы, являющегося контуром формируемой поверхности.A spatial framework of the contour of the formed surface is made. In this case, the frame is made up of four spatial curvilinear forming elements 1, 2, 3 and 4 (for example, pieces of bending wire) with the marks applied to them according to the given conditions. The ends of the forming elements 1, 2, 3 and 4 are rigidly joined to form a closed quadrangle of a given shape, which is the contour of the formed surface.

На полученный каркас натягивают эластичную сеть 5. Сеть 5 состоит из продольных 6 и поперечных 7 эластичных, например, резиновых нитей, которые первоначально в исходном состоянии (при недеформированном состоянии эластичной сети) образуют прямоугольные ячейки. Продольные 6 и поперечные 7 резиновые нити в местах пересечения скреплены друг с другом с образованием узловых точек 8. При теоретической обработке эластичную сеть 5 условно принимают за единичный квадрат с параметрами t1 и t2, изменяющимися от 0 до 7.An elastic network 5 is pulled onto the frame obtained. The network 5 consists of longitudinal 6 and transverse 7 elastic, for example, rubber threads, which initially in the initial state (in the undeformed state of the elastic network) form rectangular cells. The longitudinal 6 and transverse 7 rubber threads at the intersection are bonded to each other with the formation of nodal points 8. In theoretical processing, the elastic network 5 is conventionally taken as a unit square with parameters t 1 and t 2 varying from 0 to 7.

Прикрепляют наружные нити сети 5 к соответствующим частям 1, 2, 3 и 4 каркаса по отмеченным меткам (точкам), распределенным по длине формообразующего элемента или равномерно, или по определенной заданной закономерности. При этом узловые точки 8 сети 5 при деформации сети 5 определяют формируемую поверхность, то есть по узловым точкам 8 формируют поверхность.Attach the outer threads of the network 5 to the corresponding parts 1, 2, 3 and 4 of the frame according to the marked marks (points) distributed along the length of the forming element either uniformly, or according to a specific predetermined pattern. In this case, the nodal points 8 of the network 5 during the deformation of the network 5 determine the formed surface, that is, the nodal points 8 form the surface.

Далее приступают к процедуре параметризации поверхности. Для этого каркас фиксируют на установке, содержащей опорную плоскость основания 9 с нанесенными на ней координатными линиями и опоры 10 для фиксации каркаса.Next, proceed to the surface parametrization procedure. To do this, the frame is fixed on the installation containing the support plane of the base 9 with the coordinate lines deposited on it and supports 10 for fixing the frame.

Затем с применением соответствующих инструментов (приборов) замеряют координаты узловых точек 8 деформированной сети 5 по осям х, у и z при соответствующих параметрах t1, t2 единичного квадрата с областью Ωф, то есть получают координаты x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2) и определяют радиус-вектор в узлах сетки по формуле:Then, using the appropriate tools (instruments), the coordinates of the nodal points 8 of the deformed network 5 are measured along the x, y, and z axes with the corresponding parameters t 1 , t 2 of a unit square with the region Ω f , that is, coordinates x (t 1 , t 2 ) are obtained , y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ) and determine the radius vector at the grid nodes by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- единичные орты в декартовой системе координат.Where
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- unit vectors in the Cartesian coordinate system.

Данные могут быть представлены в виде таблиц.Data can be presented in tabular form.

Алгоритм построения поверхности и вычисления ее параметров осуществляется в следующей последовательности:The algorithm for constructing the surface and calculating its parameters is carried out in the following sequence:

1. Строят одномерные эрмитовы сплайны вдоль координаты t1 при фиксированном значении координаты t2 для всех функций координат x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2), последовательно пробегая по всем значениям, соответствующим продольным нитям (линиям) 6 сети 5.1. One-dimensional Hermitian splines are constructed along the coordinate t 1 with a fixed value of the coordinate t 2 for all coordinate functions x (t 1 , t 2 ), y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ), sequentially running over all values corresponding to the longitudinal threads (lines) 6 of the network 5.

2. Строят одномерные эрмитовы сплайны вдоль координаты t2 при фиксированном значении координаты t1 для функций x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2), последовательно пробегая по всем значениям, соответствующим поперечным нитям (линиям) 7 сети 5.2. One-dimensional Hermitian splines are constructed along the coordinate t 2 for a fixed value of the coordinate t 1 for the functions x (t 1 , t 2 ), y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ), sequentially running over all values corresponding to the transverse threads (lines) 7 of the network 5.

Тем самым получают значения координат формируемой поверхности σ для любого значения параметров t1 и t2.Thereby, the coordinates of the formed surface σ are obtained for any value of the parameters t 1 and t 2 .

3. По значениям первых производных определяют вторые смешанные производные для функций координат x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2).3. Using the values of the first derivatives, the second mixed derivatives are determined for the coordinate functions x (t 1 , t 2 ), y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ).

4. Строят эрмитовы кубические сплайны для функций координат x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2).4. Build Hermitian cubic splines for the coordinate functions x (t 1 , t 2 ), y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ).

5. Дифференцируя выражение (1) по t1 и t2, определяют координатные векторы

Figure 00000006
и
Figure 00000007
:5. Differentiating expression (1) with respect to t 1 and t 2 , coordinate vectors are determined
Figure 00000006
and
Figure 00000007
:

Figure 00000008
Figure 00000008

6. Определяют ковариантные

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
и контравариантные a11, a12, a22 компоненты первого основного метрического тензора и фундаментальный определитель a:6. Determine covariant
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
and contravariant a 11 , a 12 , a 22 components of the first basic metric tensor and fundamental determinant a:

Figure 00000012
Figure 00000012

7. Определяют символы Кристоффеля второго рода

Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
:7. Determine the Christoffel symbols of the second kind
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
:

Figure 00000019
,
Figure 00000019
,

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

Figure 00000021
,
Figure 00000021
,

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
,
Figure 00000023
,

Figure 00000024
.
Figure 00000024
.

8. Определяют вектор единичной нормали

Figure 00000025
:8. Determine the unit normal vector
Figure 00000025
:

Figure 00000026
Figure 00000026

который вместе с координатными векторами

Figure 00000006
и
Figure 00000007
образует основной базис в каждой конкретной точке области Ω, принадлежащей формируемой поверхности σ.which together with coordinate vectors
Figure 00000006
and
Figure 00000007
forms the main basis at each specific point of the domain Ω belonging to the formed surface σ.

9. Определяют ковариантные компоненты b11, b12, b22 и смешанные компоненты

Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
второго основного метрического тензора:9. Determine covariant components b 11 , b 12 , b 22 and mixed components
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
second main metric tensor:

Figure 00000031
, где
Figure 00000032
;
Figure 00000031
where
Figure 00000032
;

Figure 00000033
, где
Figure 00000034
;
Figure 00000033
where
Figure 00000034
;

Figure 00000035
, где
Figure 00000036
;
Figure 00000035
where
Figure 00000036
;

Figure 00000037
Figure 00000037

Таким образом, для формируемой поверхности получают значения координат и компоненты первых и вторых производных для любых значений параметров t1 и t2 единичного квадрата.Thus, for the formed surface, the coordinate values and components of the first and second derivatives are obtained for any values of the unit square parameters t 1 and t 2 .

Далее полученные величины могут быть использованы при подборе необходимых поверхностей при поиске архитектором нужной формы, для расчета напряженно-деформированного состояния оболочек со срединной поверхностью σ и т.д.Further, the obtained values can be used to select the necessary surfaces when the architect searches for the desired shape, to calculate the stress-strain state of shells with a middle surface σ, etc.

Пример построения поверхности сложной геометрии.An example of constructing a surface of complex geometry.

Была построена экспериментальная модель по изложенному способу, представляющая собой квадратный в плане (с размерами 40 см на 40 см) каркас с криволинейными контурами. На каркас натянули сеть из эластичного материала с восьмью узловыми точками в обоих направлениях единичного квадрата. Таким образом, сеть имела разбиение по 7 ячеек по продольным и поперечным координатам. Каркас с сетью зафиксировали относительно опорной плоскости основания на четырех опорах, выполненных в виде вертикальных стержней.An experimental model was constructed according to the method described, which is a square in plan (with dimensions of 40 cm by 40 cm) frame with curved contours. A net of elastic material was pulled onto the frame with eight nodal points in both directions of a unit square. Thus, the network was divided into 7 cells along the longitudinal and transverse coordinates. The frame with the network was fixed relative to the support plane of the base on four supports made in the form of vertical rods.

На экспериментальной модели замерили координаты узловых точек. Значения замеренных координат zij для исследуемой формируемой поверхности сложной формы приведены в таблице.On the experimental model, the coordinates of the nodal points were measured. The values of the measured coordinates z ij for the studied formed surface of complex shape are given in the table.

Значения замеренных вертикальных координат z узловых точек для рассматриваемой сети по параметрам t1 и t2, смThe values of the measured vertical coordinates z of the nodal points for the network in question according to the parameters t 1 and t 2 , cm Номера узловых точек по t2 Numbers of nodal points in t 2 Номера узловых точек по t1 Numbers of nodal points in t 1 1one 22 33 4four 55 66 77 88 1one 16,816.8 16,816.8 14,814.8 10,310.3 4,04.0 0,0040.004 0,00,0 0,00,0 22 14,614.6 13,513.5 12,012.0 9,59.5 6,56.5 4,74.7 4,34.3 4,14.1 33 12,212,2 11,311.3 10,110.1 8,88.8 7,57.5 7,27.2 7,17.1 6,56.5 4four 9,69.6 9,69.6 9,09.0 8,28.2 8,28.2 8,28.2 8,78.7 8,48.4 55 7,77.7 7,87.8 8,08.0 8,28.2 8,48.4 8,88.8 9,69.6 10,210,2 66 5,65,6 5,85.8 6,56.5 8,18.1 9,69.6 11,211,2 12,012.0 12,612.6 77 3,03.0 3,53,5 4,74.7 7,67.6 9,99.9 12,612.6 13,513.5 14,714.7 88 0,00,0 0,00,0 0,00,0 4,84.8 11,611.6 15,415.4 16,816.8 16,816.8

После замеров координат x(t1, t2), y(t1, t2), z(t1, t2) в узловых точках построили поверхность с использованием аппарат сплайн-функций по описанному способу и вычислили геометрические параметры сформированной поверхности. В частности, по вычисленным значениям были построены графические изображения некоторой поверхности. Например, на фиг.5 представлено изображение поверхности исходной геометрии, построенное на основе замеренных координат х, у и z. На фиг.6 показана геометрия фрагмента построенной поверхности, полученной с использованием изложенного алгоритма. На фиг.7 и 8 показаны поверхности первых производных по направлениям t1 и t2 соответственно.After measuring the coordinates x (t 1 , t 2 ), y (t 1 , t 2 ), z (t 1 , t 2 ), a surface was constructed at the nodal points using the apparatus of spline functions according to the described method and the geometric parameters of the formed surface were calculated. In particular, graphical images of a certain surface were constructed from the calculated values. For example, figure 5 presents the image of the surface of the original geometry, built on the basis of the measured coordinates x, y and z. Figure 6 shows the geometry of a fragment of the constructed surface obtained using the above algorithm. Figures 7 and 8 show the surfaces of the first derivatives in the directions t 1 and t 2, respectively.

Предложенный способ позволяет формировать поверхности сложной геометрии с непрерывными и гладкими криволинейными координатными линиями, произвести описание поверхностей сложной геометрии, произвольно ориентированной в пространстве, и вычислять компоненты первого и второго метрических тензоров (метрика поверхности). Способ позволяет получать непрерывные и гладкие контуры произвольной конфигурации, свободно ориентированные в пространстве, формировать минимальные поверхности со сложным контуром. Способ является эффективным средством решения самых разнообразных прикладных задач и может найти широкое применение в проектных организациях и учебных заведениях при проектировании и изучении различных поверхностей сложной геометрии, а также при расчетах напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций сложной геометрии, когда на первом этапе необходимо решить задачу параметризации (задания) срединной поверхности сложной геометрии и вычислить соответствующие компоненты первого и второго метрических тензоров, символы Кристоффеля и т.д.The proposed method allows to form surfaces of complex geometry with continuous and smooth curved coordinate lines, to describe surfaces of complex geometry, arbitrarily oriented in space, and to calculate the components of the first and second metric tensors (surface metric). The method allows to obtain continuous and smooth contours of arbitrary configuration, freely oriented in space, to form minimal surfaces with a complex contour. The method is an effective means of solving a wide variety of applied problems and can be widely used in design organizations and educational institutions in the design and study of various surfaces of complex geometry, as well as in the calculation of the stress-strain state of thin-walled structures of complex geometry, when in the first stage it is necessary to solve the parameterization problem (tasks) of the middle surface of complex geometry and calculate the corresponding components of the first and second metric tensors, symbol ly Christoffel, etc.

Claims (3)

1. Экспериментальный способ параметризации минимальных поверхностей со сложным контуром, включающий операции фиксации гибкого элемента относительно основания, натягивания на него заранее изготовленной сети из эластичного материала, замера координат узловых точек сети относительно основания, отличающийся тем, что изготавливают пространственный каркас с четырехугольным контуром из криволинейных формообразующих элементов, натягивают на каркас первоначально прямоугольную в плане сеть из эластичного материала, причем каждую узловую контурную точку сети закрепляют на соответствующих точках каркаса, распределенных по длине формообразующего элемента по определенной закономерности, при этом поверхность формируют и параметризируют по узловым точкам сети с учетом координат узловых точек сети относительно выбранной системы координат, выполняют обработку полученных результатов с определением компонент метрики поверхности.1. An experimental method for parameterizing minimal surfaces with a complex contour, including the operations of fixing a flexible element relative to the base, pulling on it a prefabricated network of elastic material, measuring the coordinates of the nodal points of the network relative to the base, characterized in that a spatial frame with a quadrangular contour is made of curvilinear forming elements, pull on the frame initially rectangular mesh plan of elastic material, with each nodal to the grid point of the network is fixed at the corresponding points of the frame, distributed along the length of the forming element according to a certain regularity, while the surface is formed and parameterized by the nodal points of the network taking into account the coordinates of the nodal points of the network relative to the selected coordinate system, the results are processed to determine the components of the surface metric. 2. Экспериментальный способ параметризации минимальных поверхностей со сложным контуром по п.1, отличающийся тем, что пространственные криволинейные формообразующие элементы изготавливают из кусков гнущейся проволоки.2. An experimental method for parameterizing minimal surfaces with a complex contour according to claim 1, characterized in that the spatial curvilinear forming elements are made from pieces of bendable wire. 3. Экспериментальный способ параметризации минимальных поверхностей со сложным контуром по п.1 или 2, отличающийся тем, что точки крепления узловых контурных точек сети распределяют по длине формообразующего элемента равномерно. 3. An experimental method for parameterizing minimal surfaces with a complex contour according to claim 1 or 2, characterized in that the attachment points of the nodal contour points of the network are distributed uniformly along the length of the forming element.
RU2007131913/28A 2007-08-22 2007-08-22 Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour RU2374697C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131913/28A RU2374697C2 (en) 2007-08-22 2007-08-22 Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131913/28A RU2374697C2 (en) 2007-08-22 2007-08-22 Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007131913A RU2007131913A (en) 2009-02-27
RU2374697C2 true RU2374697C2 (en) 2009-11-27

Family

ID=40529422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007131913/28A RU2374697C2 (en) 2007-08-22 2007-08-22 Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2374697C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517149C2 (en) * 2012-07-27 2014-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" Method of parameterisation of local grooves on cylindrical bodies and device for its realisation
RU2665499C1 (en) * 2017-04-10 2018-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Experimental method for parametrisation of complex geometry three-dimensional bodies

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110599869B (en) * 2019-10-08 2021-04-30 郑州航空工业管理学院 Higher mathematics rotating surface presentation device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517149C2 (en) * 2012-07-27 2014-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" Method of parameterisation of local grooves on cylindrical bodies and device for its realisation
RU2665499C1 (en) * 2017-04-10 2018-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Experimental method for parametrisation of complex geometry three-dimensional bodies

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007131913A (en) 2009-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103678754B (en) Information processor and information processing method
US8145440B2 (en) Body dynamics calculation method, body dynamics model and model data thereof, and body-model generation method
WO2017031718A1 (en) Modeling method of deformation motions of elastic object
Chaves-Jacob et al. Improving tool wear and surface covering in polishing via toolpath optimization
CN110047143A (en) A kind of method for detecting continuous collision based on space subdivision and dynamic encompassing box
RU2374697C2 (en) Experimental method for parametrisation of minimum surfaces with complex contour
US20150276397A1 (en) Method and device for detecting deviations of an object surface
EP2325725A1 (en) Method for producing an effect on virtual objects
CN110362898B (en) Computer simulation method for characteristics and dynamic deformation process of single papermaking fiber
CN105956299B (en) A kind of analysis method being layered Studies On Contacts of Rough Surfaces performance
CN101666865A (en) Method for registrating diffusion tensor nuclear magnetic resonance image in local quick traveling mode
CN105224764A (en) Bone modeling and simulation method
CN104391482B (en) Longitudinal tensile loading trajectory design method based on mold surface extension
CN111179418B (en) Three-dimensional human body measurement method and device without bare user
JP4620565B2 (en) Analysis mesh generator
CN109733554B (en) Intelligent arrangement method for moulding bed for ship section construction and computer storage medium
CN110243666A (en) A kind of soil body plane of fracture based on shearing strain determines method and system
Sui et al. Simulation and software design of continuous flexible roll bending process for three dimensional surface parts
Sakai et al. Pen-point trajectory analysis during trail making test based on A time base generator model
KR20140030677A (en) System and method for outputting hot working of curved board
CN107529642A (en) The theoretic prediction methods of single shape for hat thin-walled beam deflection collapse energy-absorption
RU2517149C2 (en) Method of parameterisation of local grooves on cylindrical bodies and device for its realisation
RU2665499C1 (en) Experimental method for parametrisation of complex geometry three-dimensional bodies
CN114970978A (en) Dynamic planning method for construction track of single vibration trolley in complex area
JP6584236B2 (en) Method for determining edge of three-dimensional structure and method for determining outer surface of three-dimensional structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100823