Симулација на кабли и црева - барања и влијанија - PDF бесплатно преземање
Симулација на кабли и црева - Барања и влијанија - Одделот за компјутерски науки на Универзитетот во Кобленц-Ландау за стекнување со академска диплома на Др. рер. нат Дисертација поднесена од Кристијан Виес од Келн Датум на доставување: 02.10.2008 година Говорник: Со-говорник: Проф. Др. Стефан Милер Проф. Габриел Закман Ден на усно испитување: 14 јули 2009 година
Со ова се изјаснувам заклетва наместо заклетва дека сегашното дело е напишано самостојно и дека не биле користени други извори или ресурси освен наведените. Делото или неговите делови не беа доставени како испитна хартија или дисертација за државно или друго научно испитување. на (Место, датум, потпис)
Содржина 1 Вовед 1 1.1 Модел на задачата. 2 1.2 Структура на тезата. 5 2 Основи 7 2.1 Општа теорија на еластичност. 7 2.1.1 Закон на Хук. 7 2.1.2 Поедноставен закон на Хук. 8 2.1.3 Модул на Јанг. 9 2.1.4 Попречна контракција. 11 2.1.5 Модул на смолкнување. 13 2.1.6 Еластичност, пластичност. 14 2.1.7 Модул на лази. 14 2.1.8 Физички величини и нивни врски. 15 2.2 Однесување на зракот и шипката. 17 2.2.1 Општа теорија на зракот. 17 2.2.2 Моделот Косерат. 18 2.2.3 Рамката Френет. 18 2.2.4 Свиткајте се. 19 2.2.5 Торзија. 22 2.2.6 Вкочанетост на торзијата. 27 2.2.7 Еластична енергија. 30 2.2.8 Квази-статичка и динамика. 32 2.3 Методи на моделирање. 32 2.3.1 Конечни елементи. 32 2.3.2 Модел со пролетна маса. 34 2.3.3 Splines. 35 2.4 Кабли во пракса. 35 2.4.1 Ознака на типот на кабел. 35 2.4.2 Структура на кабли и пакети на кабли. 37 2.4.3 Надворешни влијанија врз симулацијата. 37 2.4.4 Внатрешни влијанија врз симулацијата. 39 i
3 Најсовремена состојба 41 3.1 Мерење на оптички кабел. 41 3.1.1 Мерење засновано на слика. 42 3.1.2 Тактилно мерење. 43 3.1.3 Мерење со помош на ласер. 45 3.1.4 Други техники. 47 3.2 Симулација на кабел. 50 3.2.1 Splines. 50 3.2.2 Модел на пролетна маса. 53 3.2.3-Систем на пролет-импулс. 54 3.2.4 Модел на конечни елементи. 58 3.2.5 Нумерички пристапи. 58 3.2.5.1 Флексинг-моторот. 58 3.2.5.2 Лин и сор. 61 3.3 Определување на материјалот. 62 4 Анализа 63 4.1 Влезни параметри на симулацијата. 63 4.1.1 Должина. 64 4.1.2 Дијаметар. 65 4.1.3 Крајни позиции. 66 4.1.4 Крајни тангенти. 66 4.1.5 Крајни стандарди. 67 4.1.6 Торзија. 67 4.1.7 Фиксни позиции (клипови). 68 4.1.8 Ригидност. 69 4.1.9 Густина. 70 4.2 Понатамошни барања за симулација. 71 4.2.1 Вибрации. 71 4.2.2 Преформација. 71 4.2.3 Вкочанетост на торзијата. 73 4.2.4 Притисок. 74 4.2.5 Температура. 74 4.2.6 гранки. 74 4.2.7 Бесплатни гранки. 75 4.2.8 Судири. 75 4.2.9 Способност во реално време. 76 4.2.10 Историја. 77 4.2.11 Валидација на точност. 78 4.3 Ефективен материјал. 78
7.1.1 Категоризација. 151 7.1.2 Пристапи. 152 7.1.3 Споредба. 156 7.2 Параметри на компонентата од мерењето. 157 7.2.1 Ригидност. 157 7.2.2 Густина. 160 7.2.3 Број на Поасон. 161 7.2.4 Целосен приказ. 166 7.3 Споредба на параметрите на компонентата. 167 7.3.1 Пресметување на вкочанетоста со композиторот. 169 7.3.2 Обнова на цврстината од прогресијата на обликот. 170 7.3.2.1 Влијание на насоката на свиткување. 171 7.4 Ефекти врз симулацијата. 175 7.4.1 Случајна претходна формација. 175 7.5 Ефекти на геометриски влијанија. 176 8 Резиме и изгледи 179 8.1 Резиме. 179 8.2 Изгледи. 184 8.3 Резиме. 185 Список на слики 188 Библиографија 191 Сопствени публикации 199 Додаток 201 А.1 флексингин - Интеграција. 201 А.2 Помошен режим. 204 A.3 Епиполарна геометрија. 205 Б CV 209
1.1. МОДЕЛ НА ЗАДАЧАТА Слика 1.1: Со цел да се премести дизајнерот од оригинална употреба во употреба на модел, истражувањето ги анализира видовите на симулација и граничните услови со цел да се подобри моделот. Презентација (Преглед) Презентациониот слој е одговорен за прикажување на потребните податоци од моделот и за примање на интеракции на корисниците. Го познава и неговиот систем за контрола и моделот чии податоци ги презентира, но не е одговорен за понатамошна обработка на податоците пренесени од корисникот. Како по правило, презентацијата е информирана за промените на податоците во моделот, а потоа ги повлекува ажурираните податоци. 3
1.1. МОДЕЛ НА РАБОТА Контрола (контролер) Контролата управува со една или повеќе презентации, прима кориснички активности од нив, ги проценува и постапува соодветно. Постои модел за секоја презентација. Не е работа на контролорот да манипулира со податоците. Врз основа на дејството на корисникот во презентацијата, контролата одлучува кои податоци во моделот треба да се променат. Исто така, содржи механизми за ограничување на корисничката интеракција со презентацијата. Оваа структура се пренесува на темата симулирање на кабли и црева, како што е прикажано на сл. 1.2. Слика 1.2: Принципот модел-преглед-контролер што се применува на симулацијата на кабелот. При подобрување на моделот, се земаат предвид видот на симулацијата, материјалните параметри и другите влијанија. 4-ти
1.2. СТРУКТУРА НА РАБОТА Што треба да се смени? Како може да се смени? Дали е тоа подобрување? Слика 1.3: По поставувањето на моделот, основите и состојбата на уметноста се објаснети заедно со трите клучни прашања. Оваа информација се користи за да се анализира каде има потенцијал за подобрување. Потоа се вршат мерења и идејата се потврдува наспроти реалноста. Конечно, резултатите се презентирани и сумирани. 6-ти
2 основи Оној кој знае каде да го најде она што не го знае е образован. Георг Симел Ова поглавје ги објаснува поимите што ќе се користат подоцна во работата. Прво се објаснети некои модули и тензори од општата теорија на еластичност и се разјаснува нивната врска. Покрај тоа, се испитува однесувањето на решетките под напнатост. Во контекст на оваа работа, направени се основни пресметки, кои се претставени во ова поглавје. Ова е проследено со вовед во неколку важни техники за моделирање. Конечно, даден е увид во својствата на вистинските кабли. 2.1 Општа теорија на еластичност 2.1.1 Закон на Хук Хуковиот закон [Stö04] вели дека еластична деформација ε тело е пропорционална на применетиот напон σ. Во генералниот случај, законот на Хук се изразува со линеарната равенка на тензорот σ = Cε, 7
2.1. ОПШТА ТЕОРИЈА НА ЕЛАСТИЧНОСТА Модулот на еластичност е дефиниран како наклон на графиконот во дијаграмот напрегање-напрегање: Единицата е таа на напрегањето: E = dσ dε. [E] = N mm 2. Со линеарен тек на графиконот напрегање (опсег на пропорционалност) важи следново: E = σ ε Во принцип, ова е различен начин на пишување на законот на Хук (види Дел 2.1.1), каде што модулот на еластичност одговара на пролетната константа. Модулот на еластичност зависи од различни услови на животната средина, како што се Б. притисокот или температурата, кои имаат влијание врз својствата на материјалот. Во контекст на ова дело, сепак, се смета дека е постојана поради малата промена што ја предизвикува. Примери: модул на еластичност на челик прибл.: 190 000 до 210 000 Н/мм 2 (мемб. Температура) месинг: 78 000 до 123 000 Н/мм 2 бетон: 40 000 до 45 000 Н/мм 2 дрво, паралелно со зрното: 9 000 до 12 000 N/mm2 дрво, преку житото: 300 до 1.000 N/mm2 силиконска гума: 10 до 100 N/mm2 2.1.4 Странична контракција Страничната контракција е посебен случај на деформација. Го опишува однесувањето на тело под влијание на затегнувачка сила [Stö04]. Во насока на сила 11
2.1. ОПШТА ТЕОРИЈА ЗА ЕЛАСТИЧНОСТ, телото реагира со промена на должината l, нормално на него со намалување на неговиот дијаметар d за d. Промената на должината може да се утврди со користење на поедноставениот закон на Хук (види Дел 2.1.2). Сепак, законот на Хук во својата поедноставена форма не дава никакви изјави за промена на дебелината. Како и да е, често може да се отфрли покомплицираната примена на законот на Хук, бидејќи во многу случаи релативната промена на дијаметарот dd е пропорционална на релативната промена на должината ll, што може да се одреди со користење на законот на Hooke: ddl = ν l Факторот на пропорционалност ν е бездимензионална големина и се нарекува број на Поасон или односот на Поасон. Во рамките на пропорционалноста помеѓу промените во должината и дебелината, бројот на Поасон исто така овозможува пресметување на релативната промена во волуменот VV со која телото реагира на проширување: VV = (1 2ν) ll Физички значајни вредности за ν се движат помеѓу -1 и 0,5 (- 1