New Voronoi Diagram Algorithm of Multiply-Connected Planar Areas in the Selective Laser Melting

This paper studies the practical generation of Voronoi diagrams for multiply-connected planar areas bounded by line segments. The core of the algorithm was calculating Voronoi polygon of every Voronoi object in planar areas independently. The main approach had two steps. The first step was calculating all relevant bisectors of every Voronoi object. The second was combining obtained bisectors into completed Voronoi polygons individually. All code was implemented in Visual C++ platform. The resulting code was extensively tested in real-world data and its practical running time grew only linearly. Three statistical CPU-consumption charts had been drawn with the Voronoi diagrams computation data, and compared with other published codes for computing Voronoi diagrams. The algorithm was applied to compute offsetting of slice area consisting of large-scale line segments for the selective laser melting (SLM) trajectory scanning technology which is a kind of rapid prototyping (RP). The experimental results of offsetting for slice area based on Voronoi diagrams show that the approach is effective and simple for polygon offsetting problems. The method is helpful to those offsetting work and can provide more effective offsetting solution.     

一个基于桶技术的平面点集Voronoi图增量算法

设计并实现了一个有效的平面Voronoi图增量算法 .该算法以翼边数据结构为基础 ,应用桶技术选择生成子并提高近邻搜索效率 ,可处理平面点集三点共线、四点共圆等退化情形 ,并具有较高的计算精度 .尽管理论上算法的最坏时间复杂性为O(n2 ) ,实验结果表明算法的平均时间复杂性近似为O(n) .     

离散平面Voronoi图的光栅图形算法

1　引言　　Voronoi图及其对偶Delaunay三角剖分,目前广泛应用于计算机图形生成、CAD/CAM和有限元方法等领域,特别是近十年来,随着计算机图形学的发展,三维图形生成技术的需求,受到了学术界的极大关注.此外,Voronoi图的几何特性,在气象、结晶材料,空中交通管制等领域都得到广泛应用.从目前发表的大量文献看,基本上是基于连续域计算几何出发进行的[1,2],其计算方法主要分成两个类型:一个是增量算法,通过每次增加一个点来计算Voronoi图;另一种是分合算法,通过将点划分成两部分,递归计算每一部分点的Voronoi图,然后再将它们合并.光栅图形…     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

激光选区熔化TC4钛合金疲劳与断裂

分析了激光选区熔化ＴC４钛合金疲劳寿命及其影响因素。研究结果表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳性能与传统的经过退火处理的钛合金性能相当。对断口的疲劳源分析表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳裂纹起源于距离表面最近的制造缺陷,这种制造缺陷多为不规则形状,在缺陷中能够明显地观察到制造过程中产生的层间界线。通过对比分析可知,疲劳源在试样表面以下的位置及其最大跨度尺寸影响着试样的疲劳寿命。目前,制造缺陷仍然是影响激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的主要因素。     

掺杂铝合金激光选区熔化成形研究进展

激光选区熔化成形(selective laser melting, SLM)是制造轻量化、一体化铝合金结构的潜在方法,因具有材料利用率高、生产周期短和成形精度高等优点在航空航天等领域受到广泛关注。目前实现工程应用的SLM成形铝合金种类少,且成形部件力学性能低,已成为制约其发展的主要问题。为进一步提高铝合金性能,掺杂铝合金SLM成形已成为中外研究热点。对金属元素和陶瓷颗粒对SLM成形铝合金致密度、显微组织和力学性能的影响等方面的研究内容进行总结和分析,对掺杂铝合金SLM成形未来发展方向进行展望。     

选区激光熔化直接成型金属零件致密度的改善

为了提高选区激光熔化(SLM)成型金属零件的致密度,对激光扫描单道熔池的形成特性进行了研究,探讨了扫描速度、激光功率对熔池宽度的影响,发现熔池附近无粉区宽度与熔池宽度有直接关系,并分析了激光连续扫描粉末情况下的扫描线间搭接缺陷.根据单道熔池的形成特性,提出采用层间错开扫描策略,该扫描策略将零件致密度提高到近100%,使层间与层内的熔池搭接紧密,SLM成型件的拉伸强度、延伸率、显微维式硬度分别达636MPa、15%~20%和250~285.实验结果表明,层间错开扫描策略对SLM直接成型金属零件的致密度与力学性能有明显的改善.     

海量平面点集Voronoi图的构造算法

进一步发展平面点集Voronoi图的增量式外置算法.在对"海量"点组成的平面点集进行Voronoi划分时,设计"硬盘数据文件——内存结构体数组"之间动态的数据交互方案,避开计算机内存的限制,有效实现了数十万Voronoi晶胞集合体的构造,存储Voronoi图几何信息的数据最后以文本文件的形式输出,方便Voronoi图在工程实际中的应用与二次开发.     

选区激光熔化Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究进展

选区激光熔化(selective laser melting, SLM)技术具有一体化快速制备复杂和高精度零件的能力,在航空航天等工业生产中有巨大的发展潜力。高强铝合金是近年来在增材制造领域发展迅速,可实现结构轻量化的重要材料,其中Al-Mg-Sc系高强铝合金在结构和性能方面具有极大的潜力。针对增材制造领域Al-Mg-Sc系高强铝合金的应用与发展,结合增材制造工艺技术,从增材制造高强铝合金合金成分、微观组织和力学性能三个方面,全面总结了增材制造Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究现状和进展趋势。在增材制造高强Al-Mg-Sc合金领域内,应当重点关注强化元素的多元化、SLM成形合金微观组织调控以及性能特征的多元化研究等方向。     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

选区激光熔化成型过程的球化现象研究

为获得高致密及高精度金属零件,弱化甚至消除选区激光熔化快速成型过程的球化现象十分必要。本文从理论上分析金属熔池球化演变机制以及弱化球化的方法,发现熔池的气液界面有使熔池发生球化的倾向;如对上一层基础有一定的重熔量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池以及熔化基础形成的下部熔池,下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用;上部熔池的液固界面为熔液因重力下坠与基板界面形成的液固界面,视熔液与基板的润湿性的好或坏,对熔池球化具有促进或阻碍作用。因此,保证对上一层具有足够的重熔量可有效弱化球化现象。采用铜基合金粉末进行的单道熔池成型以及多层块状金属实体成型实验也验证了上述分析。     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

基于Voronoi图的洛阳城市绿地系统分析与设计

城市绿地的空间布局和设计是建设生态城市,改善人居环境的重要环节.本文根据Voronoi图的空间分割和邻近查询原理,将城市绿地系统内的每个绿地斑块视作一个发生元,运用Voronoi图分析洛阳城市绿地系统位置分布与服务范围,并依据分析结果,提出洛阳城市绿地系统的空间布局设计方案.     

传感器网络中基于加权Voronoi图的能量均衡数据采集算法

基于乘法加权Voronoi图在稀疏无线传感器网络中设计了一条优化的数据采集路径.在这个优化路径中,移动采集节点访问一个虚拟Voronoi图的节点子集进行数据收集.这个Voronoi图节点子集是通过精心设计的迭代过程生成的,在给定通信半径内,能够覆盖所有的传感器节点,同时考虑了传感器节点的能量均衡消耗.连接Voronoi节点子集形成的优化路径缩短了数据采集路径的长度,从而缩短了数据采集时延.通过调整虚拟Voronoi图的覆盖系数,可实现满足不同要求的综合考虑时延与能量消耗的折中方案.     

连接件零件熔模模具的CAD/CAM设计

以连接件零件为例,对其进行熔模模具设计。利用Pro/Engineer软件和CAXA软件实现连接件零件的造型设计、模具设计、模具加工、模具开模仿真。以Pro/Engineer软件作为开发和制造平台,提高了对连接件零件熔模模具的CAD/CAM设计效率,实现了模具工业的信息现代化。     

厚向异性薄板成形极限图的计算分析

本文运用1993年Hill提出的新正交各向异性屈服准则与马辛尼克-库祖斯基假说,分析了应变硬化指数n、厚向异性指数r、几何不均度f、单轴与双轴的屈服应力之比a(σu/σb).     

炮孔数据库Voronoi图在多金属矿损失贫化率计算的应用

矿石的损失率与矿石的贫化率是矿山企业在生产管理中最重要的两项指标.介绍了露天矿山贫化损失的计算现状和炮孔Voronoi图的原理,以3DMINE为平台,实现了炮孔数据库Voronoi图和爆区矿岩量和金属量的自动计算.在复杂多金属矿山中引入当量品位,并将炮孔数据库Voronoi图应用于复杂多金属矿山矿石损失和贫化的管理,解决了多金属矿山贫化损失计算问题,提高了矿石质量管理的效率和准确性,满足矿区生产指导的需要,同时提高矿山企业的效益.     

激光表面熔凝热喷涂涂层及其对涂层冲蚀磨损行为的影响

本工作研究了激光熔凝对火焰喷涂Ni-Cr-B-Si,Fe-Cr-B-合金涂层,等离子喷涂碳化物(Ni-Cr)合金涂层的显微组织结构和固体粒子冲蚀磨损行为的影响。结果表明,激光熔凝改善了涂层的组织结构,提高了冲蚀磨损抗力。本文探讨了涂层的冲蚀磨损机理。     

用铁的熔化热校正铁碳相图固相线及H点的研究

根据铁的熔化热数据，校正了铁碳二元相图富铁端的固相线，并根据校正后的固相线，求出Ｈ点的碳含量为０．０６４％，结晶时碳在固、液相中的分配比为０．１２。     

一种基于voronoi图的WMSNs监测路径算法

针对无线多媒体传感器网络在最差覆盖情况下的路径监测能力,通过Voronoi图与图形搜索算法的结合来实现监测路径的搜索。深入探讨了目标在传感器临界密度下最小覆盖路径的择选情况,从而找到网络的薄弱环节,并针对薄弱环节提出网络覆盖增强策略。算法无须复杂计算,容易实现,仿真实验结果验证了算法的可行性和适用性。