计算机图形学与CAD技术1022作业110.docx

1、计算机图形学与CAD技术1022作业110计算机图形学与CAD技术（12000022）作业1-10作业1一:选择题CAD系统的选型原则有：（）A) 具有专业应用足够的系统功能；B) 软件系统具有良好的用户界面；C）具有良好的二次开发接口； D）硬件系统要支持并行计算机。1.ABC二:简答题1：针对当前CAD应用中面临的产品信息共享、知识重用及协同开发等方面的问题，今后CAD发展趋势是什么？答：1、该CAD是否能满足你所从事行业的需要 2、在职人员是否会使用或较快接受该软件 3、该CAD是否能方便的与客户交换资料 4、该CAD的设计效率以及是否符合该国工程师的使用习 惯 5、该CAD的授权价格2

2、：CAD软件系统的规划选型中，需要考虑哪些因素？1,该CAD是否能满足你所从事行业的需要；2,在职人员是否会使用或较快接受该软件；3,该CAD是否能方便的与客户交换资料；4,该CAD的设计效率以及是否符合该国工程师的使用习惯；5,该CAD的受权价格。1、“量力而行”：以“即时可用、随时扩展”系统集成原理，充分考虑企业未来信息需求变化和未来CAD技术发展的趋势，在系统目标上先低后高，在实施范围上先少后多，在基础管理上先易后难，在资金投入上先少后多，可以先选择一些有发展前途的较低档次的软硬件，经过一段时间的应用，再向高档次发展，千万不能搞超前消费，浪费投资。这样做可以减少企业的投资风险，逐步产生效

3、益，使企业引进CAD技术真正做到长远规划，分步实施，步步为“赢”。 2、尽量选择“适合国情”的产品：符合中国国情的CAD软件有二大特征： 功能强大，价格合理； 采用国际标准，但符合中国企业特色应用和工程师的使用习惯。 3、要注意“统一平台和具体应用，保护投资”。CAD软件系统其实包括两个方面：平台软件和应用软件。在一个企业中，同一档次的软件品种不能搞“百花齐放”，因为每一种软件虽然都提供数据交换功能，但不同软件进行数据交换会造成很大的数据丢失（如尺寸、汉字标注等），而更重要的是不同软件的设计风格不同，操作流程各异，这造成了工程师设计效率的降低和系统维护的不便。因此，最好只选择一种。3：三维CA

4、D系统组成分为几层？每层的功能是？CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本”等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。 三维CAD系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能

5、解决“设计”的范围越广。其中，线框模型只是用几何体的棱线表示几何体的外形，就如同用线架搭出的形状一样，模型中没有表面、体积等信息。表面模型是利用几何形状的外表面构造模型，就如同在线框模型上蒙了一层外皮，使几何形状具有了一定的轮廓，可以产生诸如阴影、消隐等效果，但模型中缺乏几何形状体积的概念，如同一个几何体的空壳。几何模型发展到实体模型阶段，封闭的几何表面构成了一定的体积，形成了几何形状的体的概念，如同在几何体的中间填充了一定的物质，使之具有了如重量、密度等特性，且可以检查两个几何体的碰撞和干涉等。4. 分析你所熟悉的一种CAD系统(如AutoCAD，Solidworks等)的特点。答：Soli

6、dworks系统操作简单方便，界面人性化，适合应用机械设备行业的设计。作业21、右图为三棱锥OABC， OAOBOC1，求形体绕轴CB旋转90的变换矩阵。2、阶梯轴轴肩圆角过渡处的有效应力集中系数Ka与sB及r/d等有关。根据下表，按双线性插值计算求sB630MPa，r/d0.04时Ka的值。（8分） B Kar/d600700800003167171176005164169173011501551613 简答：与B样条表示方法相比，NURBS表示的优点是什么由于NURBS曲面与B样条曲面采用相同的基函数，因此NURBS曲面具有B样条曲面相同的性质，除此之外，由于全因子的作用，使NURBS曲面

7、有更大的灵活性，且表达能力大大加强，NURBS曲面能统一表达二次曲面、B样条曲面和Bezier曲面等。作业31、试推导三次Bezier曲线的一阶几何连续的拼接条件2、计算由控制点P0（0，0，0）、P1（20，40，0）、P2（60，50，0）、P3（80，0，0）确定的三次Bezier曲线参数t0.5时曲线上点的值3、如图所示形体，填写Brep表达的边表和环表，给出形体的点、边、环、面数目注：只填写ABFE面上的边表边号起点终点左面右面注：只填写ABFE面和CDEF面上的环表环号内环/外环边表该形体的顶点数为： 12 ，边数为： 18 ，环数为： 10 ，面数为： 10 。作业41、简述CS

8、G及BREP的特点2、简述凸多面体消隐算法3、简述产品数据管理及其主要功能1、先定义一些形状比较简单的常用体素，如方块、圆柱、圆锥、球、棱柱等等，然后用集合运算并、交、差把体素修改成复杂形状的形体，用简单体素拼合构成物体的方法称为实体几何构造法法。CSG方法主要包括两个方面的内容，即体素的定义与描述、体素之间的布尔运算。用CSG法表示一个物体可用二叉树的形式加以表达。 用点、边、面、环以及它们之间相互的邻接关系定义三维形体，这种通过指明点、线、面的连接关系，以及实体在各个面的哪一侧的信息来表达三维实体的方法叫做边界表示法（Boundary Representation，BRep）。B-rep中

9、要表达的信息分为两类。一类是几何数据，它反映物体的大小及位置，例如顶点的坐标值，面数学表达式中的具体系数等。另一类是拓扑信息，拓扑是研究图形在形变与伸缩下保持不变的空间性质的一个数学分支，拓扑只关心图形内的相对位置关系而不问它的大小与形状。在B-rep中，拓扑信息是指用来说明体、面、边及顶点之间连接关系的这一类信息。2、设V为由视点出发的观察向量，N为某多边形面的法向量。若VN0，称该多边形为后向面。后向面总是看不见的。3、PDM是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。包括以下几个功能：数据仓库

10、与文档管理、产品配置管理、工作流程管理、分类与查询管理和项目管理等。作业51、证明三次均匀B样条曲线具有二阶函数连续性。2、（a）如右图所示，给出该形体的CSG表达 （b）写出该形体在UG系统的建模过程 （也可其它CAD系统）1、解：根据均匀三次B样条曲线的定义：将拼接的两端曲线中第一段曲线的末端点坐标和第二段曲线的首端点坐标带人发现二者一致，因此三次B样条拼接时具有二次连续性。2、答：（a）该形体的CSG表达：1、先由圆了角的底板与两个一大一小梯形板以及一个圆柱取并集，2、再有四根小圆柱与底板取补集，形成孔。 （b）1、底板；2、墙壁；3、圆环；4、加强筋；5、打孔。作业61 轴圆角半径系数

11、可以使用( )表示A 二维数表B 一维数表C 线图D 公式2均匀二次B样条曲线各曲线段之间具有( )阶函数连续性。A 1B 2C 3D 03 从设计角度而言，特征建模的特点是 , , 。4形状特征中，典型的基于草图的特征有 , ， 。5参数化设计6 自底向上装配建模7下表为轴圆角处有效应力集中系数的值，试用二元函数线性插值法求取时的应力集中系数答案：1、A2、A3、从设计角度而言，特征建模的特点，表达产品数据完整，设计工作在更高层次上进行，后续工作提供了依据。4、形状特征中，典型的基于草图的特征有拉伸，选择，广义扫描。5、参数化设计，参数化设计用一组参数来约束尺寸关系，只要使用者给参数赋予不同

12、的值，就可以得到不用大小和形状的零件模型，涉及结果的修改受尺寸驱动。6、自底向上装配建模：首先涉及各个零件结构，然后定义装配关系，装配结构在CAD系统内部用二叉树结构来记录，并以装配结构树的形式进行显示，用户通过一系列装配特征操作来完成产品总成的装配。7、解：选取表中对应的四个表格数据为计算依据，通过线性插值：对以上结果在进行线性插值作业71 在光亮度插值算法中，下列论述哪个是错误的（）A Gouraud明暗模型计算中，多边形与扫描平面相交区段上每一采样点的光亮度值是由扫描平面与多边形边界交点的光亮度插值得到的；B Phong明暗处理模型中，采用了双线性插值和构造法向量函数的方法模拟高光；C

13、Gouraud明暗模型和Phong明暗处理模型主要是为了处理由多个平面片近似表示曲面物体的绘制问题；D Phong明暗模型处理的物体表面光亮度呈现不连续跃变。B2在三维几何造型方法中，局部操作能力比较弱的方法是（ ）AA 体素造型 B 八叉树造型C B-Rep造型D 特征造型3空间有8个控制点如要生成3次B-spine曲线，则由 5 段B样条曲线逼近而成的。4特征定义的常用方式是 ， ， 。5 试分析参数化建模与变量化建模的相同与区别。6如下图，已知曲线通过Pi(i=0, 1, 2, 3)坐标已知，假设用二次曲线来拟合，请用最小二乘法求出其系数（15分）。1、B2、A3、54、交互定义，特征识

14、别，基于特征的设计5、参数化设计方法和变量化设计方法是给予约束的设计方法中的两种主要方法，二者初看相似，但技术上的差别主要体现在约束方程的定义和求解方式的不同。参数化方法求解采用顺序求解策略，后面的元素求解依赖于生成它的几何元素，求解过程不能逆向而行，即求解是过程式的。变量化方法本质是一种并行求解策略，几何约束和工程约束同时联立整体求解来确定产品的形状尺寸，功能强，但大型约束方程组整体求解的效率和稳定性不如参数化方法。作业8 1 齐次坐标就是把n维向量用( )维向量表示A.nB.n+1C.n-1D.32 ( )可以计算实体的质量和惯性矩A 物性分析B 装配干涉检查C 装配树D 爆炸图。3实现绕

15、任意轴旋转需要使用变换的有 ， 。4标准件库建立过程含 ， , ， 四步。1、B2、A3、平行于坐标轴的、不平行于坐标轴的4、建模、参数化准备、参数化、添加配置5简述拓扑信息及作用6使用图形变换矩阵证明：二维点相对于轴作对称，然后相对y轴作对称，等价于该点相对于坐标原点作180度旋转变换。作业91CAD的一个未来发展方向是实现跨部门（或行业）、跨地域的企业协同产品开发。描述的是： A 集成化B 网络化C 智能化D 标准化B2CAD的一个未来发展方向是，保证各种不同软件系统之间的数据交换，避免信息孤岛。描述的是： A 集成化B 网络化C 智能化D 标准化A3 B样条曲线的凸包性指的是 。4机构运

16、动学分析对于机构分析的两大作用是 ， 。5简述三次B样条拼接时为何具有二次连续性6 1) 如右图所示零件，以CSG表达形式给出 该零件的建模过程。2) 说明CSG表达的特点1、B2、A3、混合函数的凸包性4、验证是否合理及满足需求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的含义是任何复杂形体都可以用简单形体通过正则集合运算组合, 并以二叉树结构记录。CSG数据结构比较简单,信息量小,易于管理；每个CSG都和一个实际的有效形体相对应；CSG树记录了形体的生成过程，可修改形体生成的各环节以改变形体的形状，但不能直接进行形体的局部修改，如面、边、点等；直接基于CSG表达形

17、体，其组合运算及显示效率很低。作业101以下( )是一次曲线AA 直线B 抛物线C 三次Bezier曲线D 三次B样条2以下关于特征描述不正确的是( ) AA 特征仅指几何信息B 特征包含设计语义C 特征体现设计意图D 特征可以是制造特征3现代设计方法有 ， ， 等。4 CAD系统开发的模式有 ， ， 三种。5 论述IGES标准的定义与应用。 6 如下图所示的边长为1立方体，请计算原点绕Axis轴旋转45度后的坐标。1、A2、A3、参数化设计方法，变量化设计方法，关联设计4、完全自主版权的开发，一切从基层做起；基于CAD几何造型核心平台的开发，如基于ACIS，Parasolid等平台研发；基于通用CAD软件系统的二次开发，如基于AutoCAD、Solidworks、Pro/E、UG、Catia等系统的开发。5、IGES是美国国家标准和技术研究所研制的，IGES的目标是要定义不同CAD系统间几何图形数据的交换格式。