建筑破碎过程三维虚拟仿真技术研究

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1、中文图书分类号：TP319密级：公开UDC：621.3学校代码：100016论文题目：建筑破碎过程三维虚拟仿真技术研究论文作者：董琪学科：控制科学与工程指导教师：汪苏教授论文提交日期：2018年4月12日I学位论文建筑破碎过程三维虚拟仿真技术研究Researchon3DVirtualSimulationTechnologyofBuildingBreakingProcess董琪指导教师姓名汪苏教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别工学所属学科控制科学与工程年级2015级全日制学号2108110015003论文答辩时间2018年6月答辩委员会主席高峻峣副研究员论文评阅人匿名

2、评审II北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字：日期：年月日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑

3、大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：校内导师签名：年月日年月日校外导师签名：年月日I摘要建筑破碎在现实生活中的发生情况有很多种，造成建筑破碎的因素包括人为因素和自然因素。例如，由于年代久远建筑自然倒塌破碎，对破旧房屋及废弃楼房的爆破拆除破碎，飞机坠落到城市造成建筑损毁，伴随着楼体坍塌，撞击破碎及碎石飞散等情况。自然灾害如陨石坠落导致建筑物损毁，洪水泥石流地

4、震等造成建筑物坍塌等情况。建筑物在这些状况下的破碎往往伴随着人员伤亡和财产损失，而目前对此类状况往往是根据实施经验人工预测来制定应对措施，划分安全范围，并且目前对于此类现象的研究缺乏理论基础，仅仅依靠人工经验不能够提前预防此类情况的发生，因此不利于现场及时调整应对措施。对建筑物破碎过程进行三维仿真模拟能够帮助专家分析建筑物破碎后的运动轨迹，给工程实施人员提供有效的模型参考和理论依据。建筑破碎过程三维仿真无论在现实生活中，还是在虚拟现实的应用中都非常必要。本文使用三维仿真软件Maya实现建筑破碎过程的三维虚拟仿真。使用软件创建建筑物三维模型，利用软件的内嵌脚本语言MEL语言

5、编写程序，该程序用来破碎建筑物模型，实现建筑物模型的快速破碎。根据破碎后的碎石所具有的基本属性，采用粒子系统模拟破碎后的碎石运动动态效果。根据目前对建筑物进行拆除爆破后碎石运动轨迹的经验公式，对破碎后的建筑物碎石的运动分布进行运动学分析，并且在软件中实现其动态效果的三维模拟。根据碎石具有的速度，质量等属性，提取影响其位置变化的主要参数，并在碎石粒子系统中引入粒子群算法。通过分析粒子群算法及现实生活中碎石在实际运动中的情况，在基本粒子群算法中加入爆炸算子，并将加入爆炸算子的粒子群算法应用在破碎后的碎石运动中，寻找其全局最优值。加入爆炸算子的粒子群算法在Matlab中仿真寻找

6、出其适应度函数的最优解，其仿真结果与基本粒子群算法的仿真结果对比结果表明，加入了爆炸算子的粒子群算法应用在建筑物破碎后的碎石系统中，算法的收敛速度和收敛精度都有所提高，算法的有效性得到了验证。关键词：建筑物破碎；三维虚拟仿真；粒子系统；粒子群算法；爆炸算子。IAbstractTherearemanykindsofarchitecturalbreakageinourreallife,whichincludehumanfactorsandnaturalfactors.Forexample,theoldbuildingscollapseduetolong-timedisrepa

7、ir,abandonedbuildingsbrokenbyblasting,theplanecrashedintothecityandcauseddamagetothebuildings,.Theseareaccompaniedbycrashesandbrokenstones.Naturaldisasters,suchasfloods,earthquakesanddebrisflows,causingbuildingstocollapse,meteoritefallcausebuildingstobedamaged.Thebr