Proyección de punto algebraico para análisis de frontera inmersa en curvas y superficies NURBS de bajo grado
Autores: Liao, Huanyu; Vaitheeswaran, Pavan Kumar; Song, Tao; Subbarayan, Ganesh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Proyección de punto algebraico para análisis de frontera inmersa en curvas y superficies NURBS de bajo grado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Proyección
Límite
Paramétrico
Curvas
Superficies
Algebraico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La proyección de punto es una necesidad geométrica importante cuando los límites descritos por curvas y superficies paramétricas están inmersos en dominios. En problemas donde un límite paramétrico inmerso evoluciona con el tiempo, como en análisis de solidificación o fractura, la proyección desde un punto en el dominio al límite es necesaria para determinar la interacción del límite móvil con la aproximación del dominio subyacente. Además, durante el análisis, dado que la fuerza motriz detrás de la evolución de la interfaz depende de curvaturas y normales calculadas localmente, es ideal si la entidad paramétrica no se aproxima como lineal por partes. Para abordar este desafío, presentamos en este artículo un procedimiento algebraico para proyectar un punto en curvas y superficies B-spline racionales no uniformes (NURBS). La técnica desarrollada utiliza la teoría resultante para construir formas implícitas de parches Bézier paramétricos, cuyos conjuntos de nivel se denominan conjuntos de nivel algebraicos (ALS). Se realizan composiciones booleanas de los conjuntos de nivel algebraicos utilizando la teoría de funciones R. Los conjuntos de nivel algebraicos y sus gradientes en un punto dado en el dominio se utilizan luego para proyectar el punto en el límite inmerso. Comenzando con un algoritmo de primer orden, se describen procedimientos refinados secuencialmente que culminan en un algoritmo de proyección de segundo orden para curvas y superficies NURBS. Se presentan ejemplos para ilustrar la eficiencia y robustez del método desarrollado. Más importante aún, se muestra que el método es robusto y capaz de generar soluciones válidas incluso para curvas y superficies con alta curvatura local o problemas de continuidad donde el método de Newton-Raphson falla debido a la discontinuidad en los puntos proyectados o porque las iteraciones numéricas no convergen a una solución, respectivamente.
Descripción
La proyección de punto es una necesidad geométrica importante cuando los límites descritos por curvas y superficies paramétricas están inmersos en dominios. En problemas donde un límite paramétrico inmerso evoluciona con el tiempo, como en análisis de solidificación o fractura, la proyección desde un punto en el dominio al límite es necesaria para determinar la interacción del límite móvil con la aproximación del dominio subyacente. Además, durante el análisis, dado que la fuerza motriz detrás de la evolución de la interfaz depende de curvaturas y normales calculadas localmente, es ideal si la entidad paramétrica no se aproxima como lineal por partes. Para abordar este desafío, presentamos en este artículo un procedimiento algebraico para proyectar un punto en curvas y superficies B-spline racionales no uniformes (NURBS). La técnica desarrollada utiliza la teoría resultante para construir formas implícitas de parches Bézier paramétricos, cuyos conjuntos de nivel se denominan conjuntos de nivel algebraicos (ALS). Se realizan composiciones booleanas de los conjuntos de nivel algebraicos utilizando la teoría de funciones R. Los conjuntos de nivel algebraicos y sus gradientes en un punto dado en el dominio se utilizan luego para proyectar el punto en el límite inmerso. Comenzando con un algoritmo de primer orden, se describen procedimientos refinados secuencialmente que culminan en un algoritmo de proyección de segundo orden para curvas y superficies NURBS. Se presentan ejemplos para ilustrar la eficiencia y robustez del método desarrollado. Más importante aún, se muestra que el método es robusto y capaz de generar soluciones válidas incluso para curvas y superficies con alta curvatura local o problemas de continuidad donde el método de Newton-Raphson falla debido a la discontinuidad en los puntos proyectados o porque las iteraciones numéricas no convergen a una solución, respectivamente.