在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,對農(nóng)機部件和散粒物料之間的運動過程進(jìn)行仿真模擬是非常復(fù)雜的,需要將整個運動時間分割成小的時步,采用時步迭代的方式分析部件與物料之間的碰撞過程,因此采用離散元法對運動過程中的顆粒與顆粒之間、顆粒與邊界之間的接觸碰撞進(jìn)行模擬,從而得到并保存顆粒與邊界的碰撞信息和運動趨勢。但這種方法會衍生出更加龐大的計算數(shù)據(jù),而在后續(xù)仿真演示時,又需要對每個時步內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制,這就給農(nóng)機部件數(shù)字化設(shè)計軟件的可視化模塊帶來更大的壓力,因此需要對可視化模塊進(jìn)行深入研究,設(shè)計出符合用戶需求的仿真演示效果。課題組所研發(fā)的基于三維離散元法的農(nóng)機部件數(shù)字化設(shè)計軟件的可視化模塊,在進(jìn)行離線可視化時,主要是將計算完成后的結(jié)果文件數(shù)據(jù)讀出,將讀出的每個時步內(nèi)顆粒與邊界的信息繪制到屏幕上,根據(jù)時步間信息的更迭模擬出顆粒與邊界之間的運動過程。在這期間,需要對結(jié)果文件進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)讀取并且這些數(shù)據(jù)會流入到可視化流水線上,這給可視化流水線帶來了一定的負(fù)荷,同時也會出現(xiàn)圖形渲染的速度跟不上時步更迭的速度,導(dǎo)致的顯示效果卡頓、不流暢等現(xiàn)象。對此,本文針對基于三維離散元法的農(nóng)機部件數(shù)字化設(shè)計軟件的離線可視化功能進(jìn)行了深... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

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(a) 正視圖 (b) 俯視圖1.2 非球形顆粒模型繪制非球形顆粒模型的繪制相比于單一球形顆粒更為復(fù)雜，因為在 AgriDEM，散粒物料多為農(nóng)作物，其中像大豆籽粒、玉米籽粒、小麥籽粒的運動不是單純的球顆粒模型可以模擬出來的，所以這個時候就需要非球顆粒這些特殊形狀的農(nóng)作物進(jìn)行建模[44~46]。以玉米籽粒為例，這種由多個球形組成球構(gòu)成的非球形顆粒有一個公共的編號以方便每個球顆粒確認(rèn)自己個非球。因此非球顆粒在繪制時要增加對非球顆粒類型、組成球個數(shù)等判斷。圖 3.5 球形顆粒在線顯示效果圖讀出顆粒模型m_Pmodel是否所有組成球均繪制完是否開始結(jié)束

具體的繪制函數(shù)參照前兩個小節(jié)中球形顆粒模型繪制和非球形顆粒模型繪制函數(shù)，混合顆粒在線繪制效果圖如圖3.8 所示，圖中包含球形、兩種非球形顆粒。3.4.2 實現(xiàn)邊界模型數(shù)據(jù)的在線繪制邊界模型數(shù)據(jù)的在線繪制主要根據(jù)邊界的復(fù)雜度不同分為兩大類，一類是圖元邊界，如一些可以用初等解析函數(shù)表示的簡單圖形，圓形平面、直圓柱面、球面、圓臺面等等；另一類是部件邊界，該類邊界模型比較復(fù)雜，通常采用多種大量的三角形面片組合而成。因此在介紹邊界模型數(shù)據(jù)的在線繪制時主要分圖元邊界模型繪制和材料邊界模型繪制兩方面來描述[47]。3.4.2.1 圖元邊界模型繪制在基于三維離散元農(nóng)機部件數(shù)字化設(shè)計軟件中圖元邊界模型多為一些簡單圖形拼接而成，如由直圓柱面和圓形平面組成的圓筒邊界，或由圓臺平面和直圓柱面組成的漏斗邊界，在對這種邊界進(jìn)行繪制時，首先對在求解器部分獲取邊界基類 CBoundary 的成員信息進(jìn)行繪制信息篩選[48]。其中在繪制階段用到的參數(shù)有如下四個，每個圖元邊界都有唯一的邊界編號 m_BoundaryId、虛實邊界標(biāo)識 m_RealFlag、邊界類型標(biāo)識 m_TypeFlag、邊界運動類型標(biāo)識 m_MoveFlag。圖 3.8 混合顆粒在線顯示效果圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]農(nóng)機部件數(shù)字化新產(chǎn)品開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究——基于云制造服務(wù)平臺[J]. 馮雙林,靳繼紅.  農(nóng)機化研究. 2018(02)
[6]農(nóng)機部件數(shù)字化設(shè)計軟件平臺AgriDEM開發(fā)[J]. 付宏,王常瑞,靳聰,于建群.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2017(07)
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[10]千萬億次科學(xué)計算的原位可視化[J]. 單桂華,田東,謝茂金,劉俊,王楊,遲學(xué)斌.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2013(03)

碩士論文
[1]三維離散元法仿真軟件AgriDEM求解器的改進(jìn)研究[D]. 王常瑞.吉林大學(xué) 2018
[2]三維離散元法仿真軟件AgriDEM體系結(jié)構(gòu)的研究及改進(jìn)[D]. 靳聰.吉林大學(xué) 2017
[3]三維離散元法玉米果穗脫粒過程仿真軟件的改進(jìn)研究[D]. 陳曉霞.吉林大學(xué) 2014
[4]基于OpenGL的空間仿真可視化技術(shù)研究[D]. 曲嘯.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]非球顆粒的離散元法基本理論和算法研究[D]. 黨麗娜.吉林大學(xué) 2012
[6]農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈構(gòu)建與運行機制研究[D]. 李玉林.石河子大學(xué) 2009
[7]基于OpenGL的三維視景的建立[D]. 崔璟.北京化工大學(xué) 2008
[8]面向?qū)ο蟮挠邢拊绦蛟O(shè)計及可視化研究[D]. 馬朝環(huán).重慶大學(xué) 2008
[9]基于OpenGL的大規(guī)模場景實時渲染技術(shù)的研究[D]. 劉明.華中科技大學(xué) 2007
[10]三維離散元法計算仿真軟件開發(fā)研究[D]. 商慧.吉林大學(xué) 2006



本文編號：3484556