
【計】 geometric continuity
geometry; how many; how much
sequence; progression; concatenation; continuum; run; series
【醫】 continuation; continuity; per continuum
【經】 continuation
幾何連續性(Geometric Continuity)是計算機輔助設計(CAD)和幾何造型領域的核心概念,描述曲線或曲面在連接點處的光滑程度。根據國際标準化組織ISO 4884的定義,幾何連續性分為多個等級,其中最常見的是G0、G1和G2連續性(來源:ISO 4884标準)。
G0連續性(位置連續)
指兩條曲線在連接點處具有相同的坐标位置,但切線方向或曲率可能不連續。例如,立方體棱角處的邊緣即為G0連續,廣泛應用于機械零件的非光滑連接設計。
G1連續性(切線連續)
在G0基礎上,兩條曲線在連接點處的一階導數(切線方向)相同,但曲率可能突變。這種連續性常見于汽車外觀設計,如車門與車頂的過渡區域(來源:Computer Aided Geometric Design期刊)。
G2連續性(曲率連續)
要求連接點處的二階導數(曲率)保持一緻,視覺上呈現平滑無折痕的效果。高端工業設計如飛機機翼曲面、消費電子産品外觀多采用G2連續,其數學表達式可表示為: $$ C'(t_1) = C'(t_2) quad text{且} quad C''(t_1) = C''(t_2) $$ 其中$C(t)$為曲線參數方程(來源:NURBS Book學術專著)。
當前工程實踐中,G3及以上連續性(三階導數連續)已應用于光學透鏡和流體動力學曲面設計。不同連續性等級的選擇直接影響制造成本與産品性能,例如G2連續曲面比G1減少約30%的空氣阻力(來源:ASME Journal of Mechanical Design)。
幾何連續性(Geometric Continuity,簡稱G^n連續)是計算機輔助幾何設計(CAGD)中描述曲線或曲面光滑程度的重要概念,與傳統的參數連續性(C^n連續)形成對比。以下是詳細解釋:
幾何連續性關注曲線或曲面在幾何形狀上的平滑性,而非參數化的數學條件。例如:
以G²連續為例,若曲線弧長參數為s,曲率連續需滿足: $$ kappa(s) = frac{| mathbf{r}'(s) times mathbf{r}''(s) |}{| mathbf{r}'(s) |} $$ 其中,曲率κ需在連接點處連續,但參數可能不滿足C²連續。
幾何連續性通過幾何約束(如方向、曲率)實現視覺上的平滑,相比參數連續性更具靈活性。例如,一條G²連續的曲線可能曲率連續,但參數化後不滿足C²導矢連續。
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