ANSYS中后处理的立体显示研究.doc

本文研究了ANSYS 后处理中静态云图与动画的实现机制,依据人眼立体视觉原理实现了ANSYS环境下静态云图VRML 文件和动画AVI 文件的立体显示。经实验测试,效果良好。
1 前言
    CAE分析的作用在于发现设计中存在的不足之处并加以改正,从而确保所设计产品在各方面性能完善。随着计算机硬件技术的发展,耗时不再是有限元计算的问题,产品设计人员更倾向于关注对计算结果的合理、完整的表达上。由于目前有限元分析的模型更趋向于大型化、复杂化,如何正确直观地反映分析的结果,使设计人员更易于发现设计模型中存在的缺陷成为工程分析数据可视化的一个关键问题。
    虚拟现实技术借助于计算机技术及硬件设备,实现一种人们可以通过视、听、触、嗅觉等手段所感受到的虚拟环境,具有以下三个基本特征:沉浸性、交互性以及多感知性。利用虚拟现实的沉浸可视化的方法来显示工程分析数据,有助于使设计人员更直观、更准确地理解数据,更快速容易地找出设计中存在的问题,从而也加快了产品设计开发的周期。
    目前,只有国外少数有条件的实验室在开展这项研究工作:爱荷华大学机械制造技术中心的Tsung-Pin Yeh 利用基于NASTRAN 的sensitivity 方法简化了有限元算法,在分析计算的过程中以牺牲一定的精确性来获取实时性,并利用wtk、IRIS GL 生成虚拟场景,
    采用头盔观察,从而实现虚拟现实环境中的实时交互设计。爱荷华州立大学Michael J. Ryken则基于NURBS 的自由变形,将FEM,sensitivity analysis ,碰撞检测和虚拟现实都集成在一个交互式立体环境中以用于实时观察和修改拖拉机吊臂零件形状,评价应力结果,检查零件间的影响,从而实现交互式应力分析。日本Hiroshima Prefecture 工程研究中心Hiroyuki Tao 开发了一个多功能的针对结构分析的可视化系统,通过该系统,可以更容易领会物体结构内部之间关系和复杂变形及物理量随时间的变化。意大利Bologna 大学A. Liverani 和加利福尼亚大学F. Kuester 利用OpenInvent 开发一种FEA 交互方式,通过3D 输入设备的应用及立体方式可以增强设计者对模型操纵、检查和修改的能力和产品质量。Rice 大学的Nagaraju Rangaraju 和Michal Terk 等建立了用于简化建筑领域结构分析数据沉浸可视化过程的框架结构,该框架包括一个可视化工具、一个转换分析软件数据的软件包和一个通信协议。瑞典Chalmers 大学的Mike Connell 和Odd Tullberg 等也将沉浸可视化应用于大型的桥梁设计分析中,并取得了一定的成果。除此之外,鲍劲松等采用Performer+VTK,在Powerwall 系统上实现了CFD 的沉浸矢量场可视化。
    本文基于ANSYS软件二次开发,利用APDL语言在ANSYS系统界面上增加了立体显示按钮,分别对静态云图和动画设计了不同的立体显示方法,基本解决了ANSYS中后处理的立体显示问题。
2 ANSYS 后处理中的立体显示方法
    ANSYS 的后处理主要有通用后处理和时间历程相关后处理两种方式,从显示原理来看,主要是静态云图和动画两种。
静态云图的立体显示
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