细观尺度下大型构件碰撞损伤变形过程模拟及可视化方法研究

项目名称： 细观尺度下大型构件碰撞损伤变形过程模拟及可视化方法研究

项目编号： No.50905047

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 环境科学、安全科学

项目作者： 彭高亮

作者单位： 哈尔滨工业大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 大型构件的拆装是一个复杂的任务，操作过程中经常发生碰撞而致使构件损坏变形，造成重大损失甚至安全事故。本项目提出采用体视化技术方法来研究大型构件在虚拟拆装过程中的碰撞效应与损伤表面的准确呈现。通过基于数字图像的材料细观组构分析，建立基于质点－弹簧的体数据局部碰撞分析模型。以多个离散质点间的细观碰撞行为来模拟分析构件间宏观撞击问题。采用定向应力波传导策略和准静态动力学求解等简化分析方法，实现大量离散质点的受力及运动状态的快速求解。根据碰撞分析和求解结果，模拟构件碰撞部位的变形损伤情况。最后根据碰撞后的形状不规则的三维体数据模型，采用基于小波变换的体数据压缩算法，并结合基于GPU加速的多分辨率渲染和纹理映射技术，实现损伤表面三维形态特征的快速绘制和准确呈现。本研究对大型构件虚拟拆装中的碰撞损伤变形过程进行细观尺度下的物理仿真，对机械仿真理论的发展和复杂工程实际问题的解决具有重要意义。

中文关键词： 虚拟环境；细观尺度；碰撞仿真；工装虚拟设计；虚拟维修

英文摘要：

英文关键词： Virtual environment；meso-scale；collision simulation；fixture virtual design；virtual maintenance