沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真建模与可视化分析

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真通过计算机模拟来研究和分析坝体的复杂施工过程,为工程设计和施工管理提供了有效的工具.文中对沥青混凝土心墙堆石坝施工系统进行了分解协调,阐述了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真的基本原理;在综合考虑施工过程中的复杂约束条件下,建立了沥青混凝土心墙堆石坝施工动态仿真的数学逻辑关系模型;基于Unity3D引擎,研发出网络环境下沥青混凝土心墙堆石坝施工过程的三维可视化分析系统.研究成果在某工程实例中进行了具体应用,成果验证了该仿真模型的有效性和技术方法的先进性.     

基于增强现实的心墙堆石坝施工进度可视化仿真

目前心墙堆石坝施工过程可视化仿真研究多是基于施工仿真结果构建的纯虚拟三维可视化,其地形模型多根据前期勘测数据建立,其渲染消耗资源多且不易被修改,且与实际施工场景有很大差别.针对此问题,将增强现实技术(AR)引入水利水电工程施工仿真中,提出了基于增强现实的心墙堆石坝施工过程可视化仿真方法,该方法主要解决两个方面的问题:如何利用虚拟相机的三维注册技术解决虚拟场景与真实场景不处于同一空间的问题,以使可视化仿真具有动态时效性;如何通过视频监控获取的三维场景信息与虚拟物体叠加,以解决传统可视化仿真中地形模型占用过多资源的问题,并提高可视化仿真效率.结合西南某大型水利水电工程,利用AR技术对该工程的施工进度仿真进行可视化展示.首先在无需建立地形模型的情况下实现了施工仿真和施工现场的紧密结合;其次,基于web service的数据查询和传输实现仿真成果的交互式动态三维场景查询,同时通过基于硬件的增强现实方法以更少的资源消耗实现了更真实直观的可视化仿真,为水利水电工程施工可视化仿真提供了新思路.     

心墙堆石坝4D施工信息模型及应用

为实现质量、进度、成本等多源施工信息动态可视化集成、满足堆石坝施工全过程直观动态分析的需要,在分析了心墙堆石坝施工信息多源特性的基础上,提出了堆石坝4D施工信息模型(3D几何模型+时间+多源施工信息)定义、构架,研究了堆石坝4D施工信息模型的实现方法,包括心墙堆石坝三维可视化建模方法、多源施工信息集成方法、堆石坝施工过程4D可视化分析方法等。实际工程应用表明,基于3DGIS平台能实现堆石坝多源施工信息集成与交互式查询分析及施工过程4D可视化分析,可为堆石坝现场施工控制与管理提供重要理论与技术支持。     

考虑仓面实时监控厚度影响的堆石坝仓面施工仿真

传统大坝施工仿真将仓面碾压施工简化为单一的、确定的过程,主要通过调整机械配置以达到较为理想的施工进度.然而实际施工过程受到多种因素影响,例如碾压机的行驶状态和铺料、压实厚度等参数,均难以用设计阶段的施工参数进行仿真过程描述.基于此,本文提出了考虑仓面实时监控厚度影响的堆石坝仓面施工仿真方法.首先,对仓面实时监控获取的碾压机施工参数和仓面铺料厚度进行分析,获得其参数分布规律,作为仿真施工参数,并结合离散时间仿真方法和改进的Monte Carlo随机抽样方法建立了心墙堆石坝仓面施工仿真模型;其次,建立了碾压参数与压实厚度之间的数学关系,并根据仿真中仓面模拟的铺料厚度和碾压情况得出仿真中仓面的压实厚度;最后,建立基于仓面厚度影响的堆石坝仓面施工仿真的数学模型,并以中国西南某在建心墙堆石坝为例,进行施工仿真.仿真结果表明,本方法与实际施工进度偏差为3.59%,,与传统施工仿真偏差为7.90%,,二者相比,本方法能够更加真实地反映现场实际施工进度,通过对比分析,不考虑仓面厚度会对施工进度造成4.90%,的影响,因此仓面厚度对施工进度造成的影响不可忽视.本文提出的优化仿真模型能够为现场施工进度分析、工程决策和施工管理提供技术支持.     

水电站大坝廊道三维配筋CAD系统设计

以廊道作为研究对象,分析研究了配筋设计绘图的特点,建立了正交和斜交廊道的数学模型,对CATIA V5应用于水工建筑物作了有意义的探索,设计了三维可视化配筋系统.该系统参数输入方便,通用性强,可进行正交和斜交廊道的三维实体设计与配筋,在施工中对钢筋图的钢筋修改也快捷容易.     

基于ABAQUS的保险杠低速碰撞的仿真研究

以某轿车为例,利用三维建模软件CATIA建立保险杠系统及碰撞器的三维仿真模型,HYPERMESH作前处理软件、有限元分析软件ABAQUS作求解器,根据欧洲的ECE-R42法规要求对轿车前保险杠进行正面低速碰撞仿真分析,得到了整个碰撞过程中保险杠系统的变形过程及应力分布情况.并对模拟结果进行了分析,总结了建立仿真模型的经验.对深入研究保险杠及整车碰撞仿真具有重要的参考价值.     

基于BIM的输水工程安全监测信息集成与可视化分析

为了提高长距离输水工程安全监测信息的可视化表达效果,实现海量动态安全监测信息的高效管理,并用以辅助安全分析,提出了基于建筑信息模型(building information modeling,BIM)的输水工程动态安全监测信息集成与网络可视化方法。首先,根据输水工程三维虚拟场景元素构成分析,建立输水工程三维BIM模型;然后,应用关键字段映射的方法建立BIM模型与安全监测信息间的动态耦合;最后,基于WebGL图形加载技术,使用Forge Viewer实现BIM模型的WEB显示。结合天津南水北调工程,开发了相应系统并进行应用,实现了网络环境下工程安全监测动态信息与BIM的可视化集成,为输水工程安全分析提供了支撑平台。     

直流调速系统PID参数动态设计方法及应用

针对直流调速系统PID参数经典设计方法中要处理非典型系统,不能实现实时调整参数等问题,本文提出了一种动态参数设计方法.该方法基于经典双闭环直流调速系统动态结构,通过建立系统动态仿真模型,动态设计PID参数和调整系统性能指标,以获得满足设计要求的结果.仿真实例应用表明：动态参数设计可快速准确地实现系统设计要求,是直流调速系统PID参数设计的一种有效方法.     

基于矢量变频技术的异步电动机调速系统建模及仿真分析

从分析变频调速原理和电动机的统一理论出发,基于三相数学坐标的变换建立三相异步电机动态数学模型.通过分析此动态数学模型,在Matlab/Simulink环境下构建了这种矢量控制系统的仿真模型并进行了深入仿真研究.仿真结果表明通过调节各个模块的参数,可得到理想的仿真波形,实现整个系统的仿真,从而验证了仿真系统模型及所建立的调速系统动态数学模型的正确性.     

数字校园三维仿真系统设计与应用

以福建师范大学旗山校区为实例,建立基于IMAGIS平台的数字校园三维仿真系统,以仿真的模型再现校区空间结构,实现数字校园的空间信息三维可视化和空间地理信息分析查询,为校园管理和服务提供一个科学简便、形象直观的可视化人机交互平台.通过数字校园系统,利用宽带流和金字塔技术在WEB与Google Earth上实现校园交互漫游查询,建立校园谷歌,增强数字校园信息现代化管理以提高学校的知名度和影响力.     

基于Vega的虚拟仿真校园的研究与应用

介绍了在Vega平台中开发虚拟仿真校园过程的关键技术和解决方法.现以兰州交通大学作为研究对象,建立基于Vega平台数字校园三维仿真漫游系统.该系统以逼真的三维模型再现校园空间和提供空间地理信息查询,从而提高学校的管理水平和知名度.     

面向对象的高拱坝施工全过程动态仿真

为了建立通用的高拱坝施工仿真模型,以适应不同水电工程的复杂性与特殊性,在高拱坝施工全过程动态仿真中引入面向对象的仿真方法.构建高拱坝施工仿真系统的仿真建模框架体系,通过对象识别和层次划分,建立了仿真模型完整的系统分类与层次结构,论述面向对象技术在高拱坝施工全过程动态仿真中的应用过程,给出了仿真主控模块、高拱坝施工全过程仿真行为推理等关键技术的实现方法,并结合工程实例进行了应用.面向对象的高拱坝施工全过程动态仿真提高了仿真系统的可复用性、易维护性和可扩展性,并为仿真系统与虚拟仿真、智能化仿真的结合提供了理论基础.     

基于BIM的三维滑坡地质灾害监测方法及应用

提出了一种基于BIM的三维滑坡地质灾害监测方法。应用CATIA软件建立三维滑坡地质模型,将反映该三维模型形态的空间点集和拓扑关系存储在数据库中;基于云平台架构,将现场监测数据的变化和模型有限元计算的结果反馈到模型数据库中。通过对模型数据库的实时数据迭代、增量处理和模型重构,建立BIM地质灾害模型动态反馈机制,实现滑坡三维模型的动态变化和协同。     

基于行人运动模型的人群疏散三维仿真

以人群运动过程中人与人和人与建筑之间的相互作用为出发点,探讨了行人群集行为疏散模型及三维仿真问题.建立了一种基于人员行为细节的微观离散仿真模型,采用蒙皮动画和有限状态机技术实现对人物行为和人物模型细节状态的控制,可以实现人群疏散过程的动态三维可视化仿真.     

基于CFD的发动机冷却水泵流场数值模拟及性能优化

为了给发动机冷却水泵的设计开发及优化提供理论依据,本文以某发动机冷却水泵为研究对象,基于计算流体动力学的方法,采用STAR-CCM+流体仿真软件对原始水泵模型的内部流场进行数值分析,模拟获得的水泵性能流量-扬程及流量-效率曲线与实验测试结果的变化趋势一致,结果表明搭建的水泵性能仿真模型对评估水泵性能是可靠的。为了提高冷却水泵的工作性能,以水泵流量及效率最大化为优化目标进行优化设计,采用CATIA对其进行三维参数化建模,实现叶轮形状的参数控制及为性能优化提供参数变量。对流量8 L/min的计算工况点(计算扬程2.3 m)搭建了联合CATIA与STAR-CCM+集成的"数模-仿真"优化分析模型,利用STAR-CCM+内置参数化模型自动更新和模型迭代计算功能实现水泵性能优化,获得了叶轮结构优化方案,水泵效率提升10.157%,流量提升94%,表明该计算工况下水泵性能明显提升。     

心墙堆石坝仓面施工进度动态控制

联合仓面施工进度仿真模型和仓面施工质量实时监控模型,综合考虑施工现场各项影响因素,提出了心墙堆石坝仓面施工进度动态控制模型,通过对仓面施工方案的优化以及对施工过程的施工进度偏差实时分析和反馈,从而实现仓面施工进度的事前、事中控制。将该施工进度动态控制模型应用到某心墙堆石坝,通过对心墙区某仓面进行多方案优化仿真分析,给出仓面施工事前控制推荐优化方案;当实际施工进度滞后时,仓面施工仿真模型根据当前仓面施工面貌进行动态更新并仿真,给出仓面施工事中控制推荐优化方案,从而保障仓面施工进度。应用结果表明,实际施工方案与仿真推荐方案一致,且二者仅相差23 min,实现了仓面施工进度的有效控制。该反馈模型能够及时给出合理的优化施工方案,从而实现对现场施工进度偏差的有效控制,为心墙堆石坝填筑进度提供保障。     

耦合动态合仓的碾压混凝土坝施工进度全过程仿真

为了提高碾压混凝土坝施工仿真模型的可信度,以适应其大面积、多坝段合仓浇筑的特点,运用三维实体建模技术、数据库技术等,在碾压混凝土坝施工进度全过程仿真中耦合了动态合仓的模拟方法,即：在仿真过程中综合考虑了各项约束条件,实现可浇筑坝块的动态选择与施工仓面的动态划分.同时,以VC＋＋为开发平台,引入面向对象的仿真建模思想和方法,结合循环网络模拟技术以及排队服务系统建模技术,实现了面向对象的施工动态仿真和施工过程的一体化仿真,使仿真结果更贴近实际施工.研究成果应用于云南某水电站工程中,为该工程的设计与施工提供了决策依据.     

基于虚拟现实的城市供水管网仿真系统

建立虚拟城市供水管网运行仿真系统,在三维场景中模拟城市供水管网运行工况,有明确的工程意义。首先建立供水管网工程数据库,以保证仿真模型具有较高的精度。进而利用MultiGen Creator构建供水管网阀门、管段等部件三维模型,建立城市供水管网三维模型。最后采用Vega驱动三维模型,通过VC++ MFC程序设计及EPANET工具箱实现运行工况视景仿真。基于虚拟现实的城市供水管网仿真系统可直观显示城市供水管网信息,实现对供水管网拓扑结构及各种运行工况的仿真。该系统克服传统地理信息系统的局限性,并且具有较高准确性和可靠性。     

湿地地理信息系统建设及关键技术研究

以鄱阳湖湿地为研究对象,利用地理信息系统、遥感动态监测、全球定位系统、空间数据库、三维虚拟仿真和水动力学等理论与方法,建立了集知识、模型和决策为一体的鄱阳湖湿地基础地理信息系统.结果表明,本系统在一定程度上解决了湿地生态经济建设中环境、水利、国土规划等行业之间虽然紧密联系,但又相互隔离的矛盾,实现了地理信息系统平台与水力学模型的无缝结合与应用.该系统实现了系统集成开发、水利工程三维建模与仿真、基于三维WebGIS的洪水动态演进模拟预报.     

基于OpenGL的弧焊机器人仿真设计

通过对弧焊机器人仿真系统的设计和分析,阐述在VC++.NET开发平台上利用OpenGL技术建立三维仿真系统的理论及方法.建立了5自由度弧焊机器人的运动学模型,提供了模型正、逆运算,实现了机器人的三维实时仿真.试验结果表明,该系统操作界面友好,取得良好的仿真效果.