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随着计算机技术的飞速发展,计算机图形图像技术在土木工程领域亦得到广泛的应用,土木工程发展至今,工程领域的结构形式越来越复杂规模也越来越庞大。针对结构施工难度高、个体特征性强、规模庞大等特点,计算机在大型复杂结构工程施工模拟已得到初步的发展。可视化仿真技术作为一种独特的技术手段,在现代大型复杂结构的施工领域有着广阔的应用前景。
本文结合一个国家“建筑工程鲁班奖”评选工程——南通能达大厦钢结构桁架提升工程为例,通过大量文献调研以及对VRML语言与MAXscript脚本语言的深入学习,研究了可视化仿真在大型复杂结构施工领域的应用。
本文主要研究工作和研究成果如下:
研究可视化仿真的相关理论应用及VRML语言编译语法,分析研究实际工程中的建模技术要点,结合NURBS曲线建模技术有关理论知识,选取相应的地形及天空网格。通过可视化仿真开发编辑工具VrmPad2.0编译可视化仿真地形、天空场景的VRML源程序,利用Cortona3D插件,初步实现可视化仿真的场景模型,并进一步编译优化处理实现天空、场地场景环境的仿真。
研究大型复杂结构施工可视化仿真的编译及应用,并以能达大厦钢桁架提升工程为背景,对整个工程的施工方案运用ANSYS有限元分析、验算其提升的安全可行性。通过VRML语言编译型钢模型源,结合MAXscript脚本语言深化编译异形钢结构模型。分析、验算、编译结构辅助提升施工模型,实现大型复杂工程施工的结构可视化仿真。整合模型并初步实现有限元分析与可视化施工仿真的联合应用。
本文提出了大型复杂结构施工三维可视化仿真的实现原理,构建了大型复杂结构施工可视化技术的实现框架;通过对结构可视化施工的碰撞检测、场景模型渲染以及模型调用接口的程序功能设计,将之应用到能达大厦工程实例中,在虚拟空间中研究与解决实际工程中可能出现的问题。在模型整合的基础上,提出有限元与结构施工可视化仿真的结合方法。创新的提出大型复杂结构可视化施工的有限元RGB动态嵌入编译技术,通过VRML与MAXscript脚本语言的编译实现有限元与结构可视化提升的初步交互,最终实现大型复杂结构施工场景可视与力学可视一体化仿真。
最后,结合本文研究,得出结论并总结全文的研究内容,探索性的提出有待进一步研究的问题。