三维离散元法仿真软件可视化模块的设计与扩展
发布时间：2021-11-09 03:44
在农业生产领域中,对农机部件和散粒物料之间的运动过程进行仿真模拟是非常复杂的,需要将整个运动时间分割成小的时步,采用时步迭代的方式分析部件与物料之间的碰撞过程,因此采用离散元法对运动过程中的颗粒与颗粒之间、颗粒与边界之间的接触碰撞进行模拟,从而得到并保存颗粒与边界的碰撞信息和运动趋势。但这种方法会衍生出更加庞大的计算数据,而在后续仿真演示时,又需要对每个时步内的数据进行绘制,这就给农机部件数字化设计软件的可视化模块带来更大的压力,因此需要对可视化模块进行深入研究,设计出符合用户需求的仿真演示效果。课题组所研发的基于三维离散元法的农机部件数字化设计软件的可视化模块,在进行离线可视化时,主要是将计算完成后的结果文件数据读出,将读出的每个时步内颗粒与边界的信息绘制到屏幕上,根据时步间信息的更迭模拟出颗粒与边界之间的运动过程。在这期间,需要对结果文件进行大量的数据读取并且这些数据会流入到可视化流水线上,这给可视化流水线带来了一定的负荷,同时也会出现图形渲染的速度跟不上时步更迭的速度,导致的显示效果卡顿、不流畅等现象。对此,本文针对基于三维离散元法的农机部件数字化设计软件的离线可视化功能进行了深...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
显示模式图
(a) 正视图 (b) 俯视图1.2 非球形颗粒模型绘制非球形颗粒模型的绘制相比于单一球形颗粒更为复杂，因为在 AgriDEM，散粒物料多为农作物，其中像大豆籽粒、玉米籽粒、小麦籽粒的运动不是单纯的球颗粒模型可以模拟出来的，所以这个时候就需要非球颗粒这些特殊形状的农作物进行建模[44~46]。以玉米籽粒为例，这种由多个球形组成球构成的非球形颗粒有一个公共的编号以方便每个球颗粒确认自己个非球。因此非球颗粒在绘制时要增加对非球颗粒类型、组成球个数等判断。图 3.5 球形颗粒在线显示效果图读出颗粒模型m_Pmodel是否所有组成球均绘制完是否开始结束
具体的绘制函数参照前两个小节中球形颗粒模型绘制和非球形颗粒模型绘制函数，混合颗粒在线绘制效果图如图3.8 所示，图中包含球形、两种非球形颗粒。3.4.2 实现边界模型数据的在线绘制边界模型数据的在线绘制主要根据边界的复杂度不同分为两大类，一类是图元边界，如一些可以用初等解析函数表示的简单图形，圆形平面、直圆柱面、球面、圆台面等等；另一类是部件边界，该类边界模型比较复杂，通常采用多种大量的三角形面片组合而成。因此在介绍边界模型数据的在线绘制时主要分图元边界模型绘制和材料边界模型绘制两方面来描述[47]。3.4.2.1 图元边界模型绘制在基于三维离散元农机部件数字化设计软件中图元边界模型多为一些简单图形拼接而成，如由直圆柱面和圆形平面组成的圆筒边界，或由圆台平面和直圆柱面组成的漏斗边界，在对这种边界进行绘制时，首先对在求解器部分获取边界基类 CBoundary 的成员信息进行绘制信息筛选[48]。其中在绘制阶段用到的参数有如下四个，每个图元边界都有唯一的边界编号 m_BoundaryId、虚实边界标识 m_RealFlag、边界类型标识 m_TypeFlag、边界运动类型标识 m_MoveFlag。图 3.8 混合颗粒在线显示效果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维离散元软件的加速可视化方法[J]. 付宏,黄嘉桐,马宇涵,于亚军,于建群. 吉林大学学报(理学版). 2018(06)
[2]基于粒子群算法的原位体绘制参数设置算法[J]. 洪天龙,解利军,何丽莎,倪忠义,郑耀. 计算机工程与应用. 2019(11)
[3]基于VC++的定时器的使用与比较[J]. 贾耀辉,于亚辉,潘菲菲. 电子技术与软件工程. 2017(22)
[4]成熟期小麦植株建模方法研究[J]. 付宏,王常瑞,靳聪,于建群. 东北师大学报(自然科学版). 2017(02)
[5]农机部件数字化新产品开发关键技术研究——基于云制造服务平台[J]. 冯双林,靳继红. 农机化研究. 2018(02)
[6]农机部件数字化设计软件平台AgriDEM开发[J]. 付宏,王常瑞,靳聪,于建群. 农业工程学报. 2017(07)
[7]设计驱动创新——我国农机企业发展策略[J]. 武月琴. 工业设计研究. 2016(00)
[8]原位可视化研究与应用进展[J]. 王昉,李思昆,赵丹,曾亮. 系统仿真学报. 2015(10)
[9]大数据可视分析综述[J]. 任磊,杜一,马帅,张小龙,戴国忠. 软件学报. 2014(09)
[10]千万亿次科学计算的原位可视化[J]. 单桂华,田东,谢茂金,刘俊,王杨,迟学斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2013(03)
硕士论文
[1]三维离散元法仿真软件AgriDEM求解器的改进研究[D]. 王常瑞.吉林大学 2018
[2]三维离散元法仿真软件AgriDEM体系结构的研究及改进[D]. 靳聪.吉林大学 2017
[3]三维离散元法玉米果穗脱粒过程仿真软件的改进研究[D]. 陈晓霞.吉林大学 2014
[4]基于OpenGL的空间仿真可视化技术研究[D]. 曲啸.西安电子科技大学 2013
[5]非球颗粒的离散元法基本理论和算法研究[D]. 党丽娜.吉林大学 2012
[6]农业机械新产品开发的设计链构建与运行机制研究[D]. 李玉林.石河子大学 2009
[7]基于OpenGL的三维视景的建立[D]. 崔璟.北京化工大学 2008
[8]面向对象的有限元程序设计及可视化研究[D]. 马朝环.重庆大学 2008
[9]基于OpenGL的大规模场景实时渲染技术的研究[D]. 刘明.华中科技大学 2007
[10]三维离散元法计算仿真软件开发研究[D]. 商慧.吉林大学 2006
本文编号：3484556
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
显示模式图
(a) 正视图 (b) 俯视图1.2 非球形颗粒模型绘制非球形颗粒模型的绘制相比于单一球形颗粒更为复杂，因为在 AgriDEM，散粒物料多为农作物，其中像大豆籽粒、玉米籽粒、小麦籽粒的运动不是单纯的球颗粒模型可以模拟出来的，所以这个时候就需要非球颗粒这些特殊形状的农作物进行建模[44~46]。以玉米籽粒为例，这种由多个球形组成球构成的非球形颗粒有一个公共的编号以方便每个球颗粒确认自己个非球。因此非球颗粒在绘制时要增加对非球颗粒类型、组成球个数等判断。图 3.5 球形颗粒在线显示效果图读出颗粒模型m_Pmodel是否所有组成球均绘制完是否开始结束
具体的绘制函数参照前两个小节中球形颗粒模型绘制和非球形颗粒模型绘制函数，混合颗粒在线绘制效果图如图3.8 所示，图中包含球形、两种非球形颗粒。3.4.2 实现边界模型数据的在线绘制边界模型数据的在线绘制主要根据边界的复杂度不同分为两大类，一类是图元边界，如一些可以用初等解析函数表示的简单图形，圆形平面、直圆柱面、球面、圆台面等等；另一类是部件边界，该类边界模型比较复杂，通常采用多种大量的三角形面片组合而成。因此在介绍边界模型数据的在线绘制时主要分图元边界模型绘制和材料边界模型绘制两方面来描述[47]。3.4.2.1 图元边界模型绘制在基于三维离散元农机部件数字化设计软件中图元边界模型多为一些简单图形拼接而成，如由直圆柱面和圆形平面组成的圆筒边界，或由圆台平面和直圆柱面组成的漏斗边界，在对这种边界进行绘制时，首先对在求解器部分获取边界基类 CBoundary 的成员信息进行绘制信息筛选[48]。其中在绘制阶段用到的参数有如下四个，每个图元边界都有唯一的边界编号 m_BoundaryId、虚实边界标识 m_RealFlag、边界类型标识 m_TypeFlag、边界运动类型标识 m_MoveFlag。图 3.8 混合颗粒在线显示效果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维离散元软件的加速可视化方法[J]. 付宏,黄嘉桐,马宇涵,于亚军,于建群. 吉林大学学报(理学版). 2018(06)
[2]基于粒子群算法的原位体绘制参数设置算法[J]. 洪天龙,解利军,何丽莎,倪忠义,郑耀. 计算机工程与应用. 2019(11)
[3]基于VC++的定时器的使用与比较[J]. 贾耀辉,于亚辉,潘菲菲. 电子技术与软件工程. 2017(22)
[4]成熟期小麦植株建模方法研究[J]. 付宏,王常瑞,靳聪,于建群. 东北师大学报(自然科学版). 2017(02)
[5]农机部件数字化新产品开发关键技术研究——基于云制造服务平台[J]. 冯双林,靳继红. 农机化研究. 2018(02)
[6]农机部件数字化设计软件平台AgriDEM开发[J]. 付宏,王常瑞,靳聪,于建群. 农业工程学报. 2017(07)
[7]设计驱动创新——我国农机企业发展策略[J]. 武月琴. 工业设计研究. 2016(00)
[8]原位可视化研究与应用进展[J]. 王昉,李思昆,赵丹,曾亮. 系统仿真学报. 2015(10)
[9]大数据可视分析综述[J]. 任磊,杜一,马帅,张小龙,戴国忠. 软件学报. 2014(09)
[10]千万亿次科学计算的原位可视化[J]. 单桂华,田东,谢茂金,刘俊,王杨,迟学斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2013(03)
硕士论文
[1]三维离散元法仿真软件AgriDEM求解器的改进研究[D]. 王常瑞.吉林大学 2018
[2]三维离散元法仿真软件AgriDEM体系结构的研究及改进[D]. 靳聪.吉林大学 2017
[3]三维离散元法玉米果穗脱粒过程仿真软件的改进研究[D]. 陈晓霞.吉林大学 2014
[4]基于OpenGL的空间仿真可视化技术研究[D]. 曲啸.西安电子科技大学 2013
[5]非球颗粒的离散元法基本理论和算法研究[D]. 党丽娜.吉林大学 2012
[6]农业机械新产品开发的设计链构建与运行机制研究[D]. 李玉林.石河子大学 2009
[7]基于OpenGL的三维视景的建立[D]. 崔璟.北京化工大学 2008
[8]面向对象的有限元程序设计及可视化研究[D]. 马朝环.重庆大学 2008
[9]基于OpenGL的大规模场景实时渲染技术的研究[D]. 刘明.华中科技大学 2007
[10]三维离散元法计算仿真软件开发研究[D]. 商慧.吉林大学 2006
本文编号：3484556
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3484556.html
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