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土石坝施工加载仿真可视化研究与应用

方炫强  
【摘要】:有限单元法是用来分析各种结构问题的强有力的工具。有限元分析通常产生大量的输出结果,如何有效地分析和理解计算结果,从中提取出工程设计所需的关键信息,例如应力场分布和高应力区的位置等,是有限元计算后处理所面临的主要问题。图形可视化是人们普遍接受的一种有效的后处理技术,它不仅可以帮助工程技术人员通过直观的视觉工具快速而有效地从繁杂的结构计算数据中提取出有意义的特征和结果,而且能够通过视算一体化的途径改进和发展更有效的计算方法和计算策略。 为了实现对土石坝施工加载中的变形及应力变化过程的模拟,本文以Visual C++6.0为开发工具,采用面向对象的程序设计方法,在已有的有限元分析程序基础上,运用混合编程技术,给出了相应的算法思想及程序。本文做了如下的工作: 1.回顾和总结了有限单元法的基本理论和实现的基本过程,给出了不同数据场的不同插值函数,并就VC++和Fortran混合编程细节及混编方法和面向对象程序设计方法进行了描述。本部分是模拟变形过程及相应算法程序开发的理论基础。 2.运用计算机图形学的知识,对三维有限元模型的映射变换过程及图形的基本几何变换操作进行了描述,并结合有限元的结构特点,给出了基本的数据结构体系。本部分是图形绘制算法程序实现的基本手段。 3.重点讨论和研究了土石坝施工加载原理和有限元分析原理,介绍了物理场值彩色云图的显示过程、三维有限元模型的消隐过程及三维数据场表面云图的绘制,并给出了具体的算法。在位图、多线程、虚拟内存技术、定时技术的基础上,给出了土石坝施工加载过程中变形和应力变化过程显示的算法,并给出了应用实例。 4.对三维有限元模型的任意剖切面的形成流程,及彩色云图的绘制算法进行了研究,并给出了具体的算法和应用实例。


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