橋梁風洞試驗的虛擬現實.pdf

1、本研究開拓了虛擬現實技術在橋梁風工程研究上的應用，主要是基于虛擬仿真軟件AVS/Express（MPE），開發(fā)出了再現橋梁節(jié)段模型和全橋氣彈模型風洞試驗的可視化程序，并摸索出了風洞試驗再現程序的通用的開發(fā)思路。主要研究內容如下： ⑴在AVS/Express的數據接口設計方面做了大量的探索性工作，并摸索出形體數據和文本數據的接口設計方案：對于形體數據，可先用建模軟件來完成形體的建模并將其存儲為STL文件，而后在AVS/Expres

2、s中使用國際AVS中心開發(fā)的第三方模塊ReadSLPSTL讀入形體數據，也可直接使用AVS/Express中的tri_mesh、quad_mesh等Mesh結構來存儲形體數據；對于文本數據，則是新建相應的數據讀取模塊，并將其用于讀取試驗數據或程序的計算結果。 ⑵在深入理解形體在計算機內表示方法的基礎上，結合課題實踐和圖形學理論確定了幾何形體的總體建模思路：使用建模軟件（用戶交互層的表示方法）SolidWorks完成靜態(tài)形體對象的

3、建模；采用多邊形面片網格（機器層的表示方法）創(chuàng)建全橋主梁的動態(tài)模型；使用線框網格表示法完成彈簧（節(jié)段模型風洞試驗）和拉索（全橋模型風洞試驗）的建模等。 ⑶正確理解和運用幾何圖形變換理論，成功解決AVS/Express中圖形變換的實現問題：對于橋梁節(jié)段模型風洞試驗，文中用AVS/Express的內部接口實現其虛擬環(huán)境的動態(tài)建模；對于全橋氣彈模型風洞試驗，文中基于網格劃分技術，編寫Matlab程序以同時實現全橋主梁和拉索的形體建模和

4、動態(tài)建模。 ⑷在真實感圖形繪制方面，重點探索了顏色模型及顏色設置技巧，并參照OpenGL的真實感圖形繪制理論，在AVS/Express中成功開發(fā)出其它平面方向的紋理映射實現模塊，擴展了AVS/Express中紋理映射技術的應用范圍；使用紋理映射技術（文中用于節(jié)段模型的主梁）及顏色設置，實現了AVS/Express的對象真實感建模，獲得了非常逼真的繪制效果。 ⑸基于網格生成的掃描算法思想來劃分全橋主梁的表面的四邊形網格，在

5、此基礎上生成其四邊形面片網格模型，并結合AVS/Express的數據結構，編寫出相應的Matlab程序一舉實現全橋主梁的形體建模和動態(tài)建模，使其運動看上去非常平滑，避免了使用剛體節(jié)段組合法處理會出現的運動銜接問題。 ⑹在熟悉AVS/Express開發(fā)環(huán)境和開發(fā)方法、突破其數據接口的設計問題、解決AVS/Express中圖形變換的實現等諸多問題后，文中按形體建模（靜態(tài)）→動態(tài)建?！鎸嵏薪＿@樣的次序來實現風洞試驗虛擬環(huán)境的建模：