贾艾晨[1]2003年在《大坝地震反应数据场可视化方法研究》文中认为尽管近年来对可视化的研究已有了很大的突破，但可视化的方法中还有许多问题有待于人们去解决，比如如何提高体绘制速度、如何动态地显示数据场可视化图像等，这些问题的解决，会进一步扩大可视化的应用领域和范畴。在大坝地震反应分析中，所常用的后处理软件的可视化功能主要是二维显示，叁维的可视化功能非常有限，只能显示表面的应力分布和位移变化，无法显示大坝内部场值分布的变化过程，没有达到理想的可视化效果。 本文充分考虑了大坝地震反应数据场的特点，以大坝地震反应数据场的可视化方法研究为主要内容，以研制开发大坝地震反应可视化系统为最终目的，提出了几种可行性强的数据场可视化方法。其具体研究内容如下： (1)、基于St.Andrew单元剖分的基本思想，对定义在四节点非正规化网格上的地震反应数据进行等值线抽取，并以多种颜色绘制出计曲线。采用扫描线方法，计算出断面上像素点的场值及对应的颜色值，绘制出颜色连续变化的场值云图，使人们清楚地了解大坝地震反应中指定断面的场值分布。 (2)、为了使人们了解大坝地震反应整体应力分布情况，提出多层断面云图显示方法，将大坝多层断面的场值云图通过轴测投影变换后显示在一个画面里，并使其光强迭加，透过前一个断面可看到后一个断面的场值分布。该方法既能显示大坝单个断面的应力分布，又能观察和比较大坝各个断面的应力情况，生成方法简单，易于推广，为体数据的叁维可视提供了简单可行的途径。 (3)、为了弥补传统体绘制静止画面不能明确判断场值集中部位的不足，提出一种快速体绘制算法，针对大坝地震反应有限元计算数据场，根据每个单元法线与视线夹角最小的表面来选择剖切方向，将单元剖切成多个四边形面后，对单元的绘制顺序进行合理排序，利用OpenGL图形库函数进行颜色融合，再将各个单元依次迭加，从而生成了叁维数据场的体绘制图。该方法大大提高了体绘制速度，实现了从不同视点动态观察体绘制图，可以清楚地分析场值集中部位。 (4)、为了动态地显示大坝地震反应数据场的整体变化情况，本文提出了基于网格、表面、体绘制和多断面的数据场叁维动态可视方法，并给出了位移数据场的几种动态可视方法，可以立体地反映出叁维数据场的整体数据分布，实现大规模数据场实时动态可视，使人们及时准确地了解大坝地震反应过程，正确地做出决策。 (5)、举例说明了分形的IFS方法；推导出Koch曲线的具体迭代算式；给出了由分形插值曲面生成地形图的具体方法;提出了在同一递归深度取相同随机量的方法解决中点变位法中的裂缝问题，实现了用叁角形中点变位法和四边形中点变位法绘制场景中的山形，从而用连续四边形面片构造出了库区山形及河道，用分形曲面构造出了河床，逼真地全景显示了可视化场景。 可视化是涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域的交叉学科，可视化在土木工程中的应用又会涉及到土木工程中的许多实际工程问题，因此要达到完善大坝地震反应可视化方法及研制开发大坝地震反应可视化系统的目标，还有大量艰苦的工作要做。
贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏[2]2004年在《大坝地震反应数据场叁维动态可视方法》文中研究指明为了动态地显示大坝地震反应数据场的整体变化情况,本文提出了基于网络、表面、体绘制和多断面的数据场叁维动态可视方法,可以立体地反映出叁维数据场的整体数据分布,实现大规模数据场实时动态可视,使人们及时准确地了解大坝地震反应过程,正确地做出决策。可视化图形用VC6 0编程,并使用了OpenGL函数,在实现动态显示时,采用了连续帧显示技术。
贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏[3]2003年在《大坝地震反应数据场快速体绘制算法》文中研究表明为了弥补传统体绘制静止画面时 ,不能明确判断场值集中部位的不足 ,提出了一种快速体绘制算法 ,针对大坝地震反应有限元计算数据场 ,根据每个单元法线与视线夹角最小的表面来选择剖切方向 ,将单元剖切成多个四边形面后进行颜色融合和迭加 ,大大提高了体绘制速度 ,实现了动态观察体绘制图 ,从而清楚地分析场值集中部位 .
李建波[4]2005年在《结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究》文中进行了进一步梳理在水坝、桥梁等大型建筑物的地震响应分析中,结构与半无限地基间的动力相互作用始终是一个重要的研究领域。但由于问题的复杂性,在其数值模拟过程中存在诸多困难,使得动力相互作用分析目前仍多限于频域或时频联合的求解模式,存在许多不尽人意之处。其实,从理论发展的角度比较来看:首先,时域数值分析适宜考虑结果破坏阶段的系统非线性力学特征,并能提供结构与地基的瞬时响应,较频域算法结果更具信息完备的特点;其次,子结构分析模式便于单独分析结构与地基两组成因素的动力特征,分别建立相应的动力计算模型,与直接法需要将结构与地基一体化并建立形式复杂的系统运动方程相比,大大简化了建立系统动力计算模型的复杂度和求解难度。因此可以说,时域子结构数值求解算法是动力相互作用分析研究的一个重要发展方向。进而,以动力相互作用时域数值分析的具体实现为目的,本文基于阻尼溶剂抽取时域算法(DSEM),在有限元法框架内,从无限地基动力计算模型的建立,输入地震波计算模型的建立,到散射场波动问题求解,相互作用系统动力响应分析,结果数据场的图形分析与处理等方面,开展了一系列研究工作:1. 从结构-地基交界面节点的力平衡与运动协调条件出发,推导了动力相互作用时域子结构分析的基本动力方程;从结构的一般动力平衡方程出发,推导了动力相互作用时域直接法分析的基本动力方程。两者经简化后,可获得目前常用的各类结构地震响应分析计算模型。这些为文中后续工作的开展提供了理论依据。2. 从模拟无限域辐射阻尼效应的基本原理出发,推导了逐步积分格式的表述地基在交界面位置力与变位关系的阻尼溶剂抽取时域实现算法。该地基时域计算模型避免了其他地基模型在时程分析中普遍存在的复杂卷积求解问题,从而为动力相互作用的时域数值分析带来极大的便利。3. 动力相互作用时域分析中,通常需要同时输入地震波的加速度、速度及位移时程。然而,基于加速度记录做数值积分获得的地震位移曲线往往存在明显的基线漂移现象。为此,文中提出了加速度长周期校正的时频联合两步算法。首先是时域预校正,即基于最小二乘拟合技术,从加速度记录中扣除二次曲线形式的微弱的非零基线;然后,针对预校正后积分位移时程仍可能存在的基线长周期摆动现象,在低频区间内对加速度记录再次进行傅立叶窗函数部分滤波操作。4. 为反映不规则场地条件(如基坑散射场)对相互作用输入地震动产生的影响,文中以动力相互作用时域分析为手段,并利用2) 中建立的地基无限域时域计算模型,提出了散射场波动问题的时域逐步求解算法。新算法适应散射场表面形状复杂多变的情况,并可直接求取散射场波动的时程响应。5. 将2) 中基于阻尼溶剂抽取时域算法建立的地基动力计算模型,引入到1) 中推导的时域子结构分析基本动力方程中,提出了动力相互作用分析的时域分区逐步积分算法(SS-DSEM)。算法完全在有限元法框架内实现,体现了时域数值算法信息完备的优势,且逐步积分形式的实现更利于在大规模结构抗震分析中采用。6. 针对有限元数据场的图形分析与处理,基于单元本身的插值性质,完善与发展了母单元绘制技术,克服了计算机图形学经典绘制技术中容易造成有限元模型拓扑结构被大连理工大学博士学位论文破坏、单元有用信息丢失等缺陷。提出了高效的叁维实体有限元图形处理的整套母单元可视化绘制算法,包括变位云图、高斯应力云图、叁维场切片云图,层片/表面云图,等值线/等值面绘制等,可以使整个数据场后处理过程达到有限元分析的精度,尤其适合高阶插值数据场的图形分析与处理。 在以上基本原理阐述与公式推导的同时,文中详细地给出了各步骤的具体实现算法,并开发了相应的数值分析程序。算例试验表明,本文算法完全在有限元法框架内实现,在应用方面具有良好的适宜性和可扩展性,为结构一无限地基动力相互作用大规模空间问题的解决提供了可靠的数值处理手段。关键词:结构一地基动力相互作用,时域数值算法,子结构,有限单元法,阻尼溶剂抽 取法,无限地基,动刚度,地震波,波动散射,可视化,前后处理一11-
贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏[5]2001年在《大坝地震反应数据多层断面云图显示》文中提出为使人们了解大坝地震反应整体应力分布情况 ,提出了多层断面云图显示方法 ,可将多层断面的应力云图在同一画面中显示出来 ;既能反映大坝单个断面的应力分布 ,又能观察和比较大坝各个断面的应力情况 ;生成方法简单、易于推广 ,为体数据的叁维可视提供了简单可行的途径
霍风霖[6]2006年在《桥梁对河道泄洪影响评价的可视化方法研究》文中研究说明计算机技术的迅猛发展为水利工程的进一步发展提供了强大的技术支持。随着计算机在水利工程中的广泛应用及计算机硬件技术的发展,实际工程中将会产生大量的相关数据,如何从大量数据中获取直观有用的相关信息,成为水利工程中需要解决的重要问题,可视化技术就是解决这些问题的有力工具。随着近代科学计算可视化的发展,可视化技术广泛应用于地形地貌模拟、流场显示、大坝施工进度及土石方开挖等工程领域。 本文研究内容是将河道地形及流场显示用可视化方法进行表述,包括洪水警示以及相关功能查询。结合实际工程以及目前可视化系统开发情况,着重探讨了桥梁对河道泄洪影响可视化评价系统的实现。该系统考虑河道数据量及可移植性要求,利用对话框直接读取工程数据,利用Grid数据转化为叁角形网格的方法,对本文的河道地形数据进行可视化显示。考虑到本文流场数据高程差不大的特点,通过设定对应于流场相关物理量的颜色映射表,实现流场相关物理量的云图显示,增强了可视化效果。本文采用面向对象的编程技术,以Visual C++6.0为开发工具,利用openGL提供的图形函数库及其完善的真实感显示功能,实现了河道地形网格显示、河道地形高程云图显示、河道地形真实感显示、流场真实感显示、流场流速矢量图显示及相关流场水深流速图的显示等。 本文编制了一个能读取多种基于Grid地形网格数据的程序接口,通过本接口程序能很快的实现相关地形的显示,本文的接口程序具有通用性。本系统的另外一个特点就是用户可以交互控制视图的显示,本系统构造了平移、旋转及放缩类,用户能精确控制视图的显示。在洪水警示模块中,本系统建立了洪水数据与河岸堤坝数据高程判断函数;在洪水漫过堤坝的数据处,利用动画提示效果进行洪水警报显示。参数化设置相关程序,可以对多个洪水数据进行洪水警示。本文研究的可视化评价系统能为相关决策者进行建桥防洪评价提供必要的参考,有着很好的应用价值。
苏江锋[7]2007年在《拟建桥梁对河道泄洪影响的可视化系统研究》文中提出随着社会经济的高速发展，现代化的交通体系在带给我们便利、舒适的同时也会对我们的生命财产安全产生一定的影响，例如大型桥梁的建造会缩窄河道自然过水断面，引起上游壅水和下游冲刷，从而对河道泄洪和两岸居民的生命财产产生潜在威胁。因此在建桥之前，设计人员就必须对建桥前后河流在各种洪水工况下洪水水位的变化情况有一个清楚的认识，尽量减小建桥对河道泄洪影响，使桥梁设计更加科学、合理。基于这种实际工程规划设计的需要，论文借助科学计算可视化的直观图形显示功能，开发了拟建桥梁对河道泄洪影响的叁维可视化系统。由于河道地形自身起伏变化不是很大，利用目前常用的地形网格剖分方法不能解决海量数据和计算机硬件显示速度之间的矛盾，因此，通过比较几种数字地域模型DTM(Digital Terrain Model)各自的优缺点，论文提出了一种能较好拟合河道地形变化的四边形网格剖分方法。该方法避免了传统模型在地形平坦区域产生大量冗余数据的缺点，同时具有编程实现时算法简单的特点。现有的数字线图DLG(Digital Line Graph)中地形的起伏变化是以等高线表示的，如何从中提取出叁维地形控制点坐标并通过相应的算法计算生成河滩、河堤网格点高程值是系统前处理模块要解决的主要问题。论文在分析了DXF文件的组织格式和河滩、河堤地形变化各自的特点后，给出了从DXF文件中提取叁维地形控制点坐标并以此计算生成河滩、河堤网格点数据的算法思路。人机交互功能是系统的主要特色之一。通过相应的菜单，用户可以观察各种洪水工况下建桥前后洪水水位变化情况。考虑到水位变化相对于水深数值较小，系统给出了水位高程变化的直观云图显示，增强了可视化效果。借助系统的洪水漫堤预警功能、任意横断面洪水水位变化的查询功能，设计人员可以直观、快速了解建桥后壅水高度，壅水影响区域以及洪水漫堤范围，从而判断拟建桥梁的设计跨度、设计高度是否合理，是否需要采取扩孔措施或局部加高堤防等。本系统为桥梁规划设计人员作出科学、准确、高效的决策提供了一个直观的可视化信息平台。在上述系统功能之外，论文还介绍了目前国内外在洪灾损失评估方面的研究情况。最后论文给出了已知洪水水位高程求解溃堤后淹没范围的计算方法，为系统功能的进一步完善奠定了基础。
刘硕[8]2009年在《可视化技术在洪水风险图编制中的应用研究》文中指出可视化技术在国民经济各个领域中有着广泛的应用价值和广阔的应用前景。可视化技术在洪水风险图中的应用,能够为决策者提供有效的决策信息。目前洪水风险图的编制在我国起步不久,采用可视化技术来表达洪水风险信息的研究尚处于发展阶段。本文在吸取了计算机图形学、地理信息系统等领域大量先进理论成果的基础上,对于洪水风险图编制中逃生路线的选择以及流域地形的可视化显示做了研究工作。使决策者可以直观地了解各种频率下洪水的淹没范围及相应的避险方案,能够正确地做出避险决策,具有实际的应用价值。论文介绍了目前国内外在洪灾损失评估方面的研究情况。给出了淹没范围的显示与计算方法。同时根据洪水的淹没范围等相关因素设计淹没区逃生路线。本论文应用“点线结合型”方法分析避难逃生路径。结合分析淹没区域的淹没范围、淹没水深以及洪水的到达时间确定撤离方向。运用了最短路径的计算法则和Dijkstra算法,对路网分析筛选,采用半理论、半经验的路权函数计算迁移路权,划分避难逃生单元,选取避难场所,分析设计最佳避难逃生路线,并在Acrgis9.0下绘制淹没区域的逃生路线,显示出在洪水来临前期,受灾区人口、牲畜和可移动财产安全转移路线,为风险图编制的进一步完善奠定了基础,为决策者提供有效的抗险救灾依据。本文系统地应用了基于opneGL的叁维地形可视化实现的相关理论、技术和算法,具体包括opneGL的工作原理及相关技术、改进的离散数据网格化算法、叁维地形模型的构建技术、真实感图形的实现理论、坐标的查询技术以及人机交互的实现技术,以windows xp系统和Visual C++6.0为平台,开发了叁维地形可视化系统。该系统能够接受TXT格式的离散数据并进行预处理,实现线框、不同设色、光照、纹理映射等不同模式的叁维地形可视化,能够显示不同频率洪水的淹没范围,并根据淹没范围计算淹没面积,为洪水风险图提供更多信息。本课题具有较重要的理论和实践意义。在理论上,对改进的离散数据网格化算法、叁维地形建模、坐标查询等叁维地形可视化实现的相关技术进行了分析研究;同时将Dijkstra算法等数学算法应用于工程领域。在实践上,构建了一个数字化、可视化的叁维地形和逃生路线图,为风险分析提供了一个科学有效、简便直观的可视化分析途径,为风险决策分析提供方便。本文的工作是辽河左岸典型河段洪水风险图编制研究项目的一部分,该项目获得辽宁省科技进步二等奖。
参考文献：
[1]. 大坝地震反应数据场可视化方法研究[D]. 贾艾晨. 大连理工大学. 2003
[2]. 大坝地震反应数据场叁维动态可视方法[J]. 贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏. 水利学报. 2004
[3]. 大坝地震反应数据场快速体绘制算法[J]. 贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏. 中国图象图形学报. 2003
[4]. 结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究[D]. 李建波. 大连理工大学. 2005
[5]. 大坝地震反应数据多层断面云图显示[J]. 贾艾晨, 韩国城, 魏小鹏. 大连理工大学学报. 2001
[6]. 桥梁对河道泄洪影响评价的可视化方法研究[D]. 霍风霖. 大连理工大学. 2006
[7]. 拟建桥梁对河道泄洪影响的可视化系统研究[D]. 苏江锋. 大连理工大学. 2007
[8]. 可视化技术在洪水风险图编制中的应用研究[D]. 刘硕. 大连理工大学. 2009