虚拟样机应力场的交互可视化研究与应用

作     者：刘丹丹 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭建荣

授予年度：2005年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟样机 交互可视化 应力场 数据转换 动力学分析模型 应力分析模型 

摘      要：本文从虚拟样机性能分析的角度出发,研究了虚拟样机应力分析模型的信息描述及网格与边界条件的显示,虚拟样机在静态载荷作用下的应力场交互可视化及虚拟样机在动力学仿真过程中的应力场可视化。在此基础上开发了虚拟样机应力场交互可视化系统,支持设计者对虚拟样机系统交互施加外力、扭矩、速度等,实时观测由于用户交互操作而引起的虚拟样机系统的应力场变化情况,通过工程实例对虚拟样机应力场交互可视化系统的功能加以验证。 第1章简要介绍了虚拟样机技术的定义、研究与应用现状,阐述了虚拟样机应力场交互可视化的关键技术及研究现状,提出了课题的研究背景、意义及主要内容。 第2章介绍了虚拟样机应力分析模型的信息描述,建立了基于网格拓扑关系的应力模型数据结构,实现了虚拟样机的网格模型及边界条件的显示。 第3章介绍了静态载荷作用下的虚拟样机应力场交互可视化过程,根据虚拟样机常用的装配关系,提出了虚拟样机中集中力与分布力之间的转换方法,实现了商用有限元分析软件与虚拟样机系统之间的数据转换,并对基于时间及交互力控制下的虚拟样机静态应力场进行实时显示。 第4章提出了虚拟样机装配信息模型与动力学仿真模型的自动转换方法,通过虚拟样机的运动学、动力学求解实现了约束力的实时传递,并通过实时获取虚拟样机各部件运动方位及应力的实时插值结果实现了虚拟样机在动力学仿真过程中的应力场可视化。 第5章开发了虚拟样机应力场的交互可视化系统,简要介绍了系统开发环境、功能模块及实现流程,并给出了工程实例。 第6章总结了全文的研究工作,并指出了今后的研究工作。