計算機(jī)圖形學(xué)與CAD技術(shù)(12000022)作業(yè)1-10計算機(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)要支持并行計算機(jī)。1.ABC二:簡答題1：針對當(dāng)前CAD應(yīng)用中面臨的產(chǎn)品信息共享、知識重用及協(xié)同開發(fā)等方面的問題，今后CAD發(fā)展趨勢是什么？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)計效率以及是否符合該國工程師的使用習(xí)慣5、該CAD的授權(quán)價格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，按雙線性插值計算求B＝630MPa，r/d＝0.04時Ka的值。（8分）BKar/d6007008000．031．671．711．760．051．641．691．730．11．501．551．613簡答：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面上的邊表邊號起點(diǎn)邊號起點(diǎn)終點(diǎn)左面右面注：只填寫ABFE面和CDEF面上的環(huán)表環(huán)號環(huán)號內(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、簡述CSG及BREP的特點(diǎn)2、簡述凸多面體消隱算法3、簡述產(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，這種通過指明點(diǎn)、線、面的連接關(guān)系，以及實(shí)體在各個面的哪一側(cè)的信息來表達(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)的一個數(shù)學(xué)分支，拓?fù)渲魂P(guān)心圖形內(nèi)的相對位置關(guān)系而不問它的大小與形狀。在B-rep中，拓?fù)湫畔⑹侵赣脕碚f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。后向面總是看不見的。3、PDM是一門用來管理所有與產(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)過程（包括過程定義和管理）的技術(shù)。包括以下幾個功能：數(shù)據(jù)倉庫與文檔管理、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一大一小梯形板以及一個圓柱取并集，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)線性插值法求取時的應(yīng)力集中系數(shù)答案：1、A2、A3、從設(shè)計角度而言，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，參數(shù)化設(shè)計用一組參數(shù)來約束尺寸關(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。6、自底向上裝配建模：首先涉及各個零件結(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)來記錄，并以裝配結(jié)構(gòu)樹的形式進(jìn)行顯示，用戶通過一系列裝配特征操作來完成產(chǎn)品總成的裝配。7、解：選取表中對應(yīng)的四個表格數(shù)據(jù)為計算依據(jù)，通過線性插值：對以上結(jié)果在進(jìn)行線性插值作業(yè)71在光亮度插值算法中，下列論述哪個是錯誤的（）AGouraud明暗模型計算中，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平面片近似表示曲面物體的繪制問題；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Pi(i=0,1,2,3)坐標(biāo)已知，假設(shè)用二次曲線來擬合，請用最小二乘法求出其系數(shù)（15分）。1、B2、A3、54、交互定義，特征識別，基于特征的設(shè)計5、參數(shù)化設(shè)計方法和變量化設(shè)計方法是給予約束的設(shè)計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，求解過程不能逆向而行，即求解是過程式的。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聯(lián)立整體求解來確定產(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)件庫建立過程含，,，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簡述拓?fù)湫畔⒓白饔?．使用圖形變換矩陣證明：二維點(diǎn)相對于軸作對稱，然后相對y軸作對稱，等價于該點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)作180度旋轉(zhuǎn)變換。作業(yè)91CAD的一個未來發(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的一個未來發(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)動學(xué)分析對于機(jī)構(gòu)分析的兩大作用是，。5簡述三次B樣條拼接時為何具有二次連續(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程。2)說明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)雜形體都可以用簡單形體通過正則集合運(yùn)算組合,并以二叉樹結(jié)構(gòu)記錄。CSG數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單,信息量小,易于管理；每個CSG都和一個實(shí)際的有效形體相對應(yīng)；CSG樹記錄了形體的生成過程，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)計語義C特征體現(xiàn)設(shè)計意圖D特征可以是制造特征3現(xiàn)代設(shè)計方法有，，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