基于opengl的结构微振仿真系统的分析

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1、大连理工大学硕士学位论文大连理工大学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大连理工大学，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的复印件和电子版，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本学位论文。学位论文题目：作+者签名：导师签名：大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1引言近年来，随着我国高科技的迅速发展和产业化进程的加快，大量的高科技厂房(微电子

2、、激光、纳米材料、光学仪器等)正在兴建。高科技设备对环境微振动非常敏感，要求严格的工作环境，例如，台式光点反射检流计、硬度计、色谱仪、温度控制仪这些仪器和设备的竖向振动位移允许值为10．Oum，竖向振动速度允许值为0．5nm／s。目前高科技厂房大都建在大中城市的高新技术开发区，周围汽车、城市轻轨和地铁等引起的环境噪声和振动不可避免，因此要求厂房结构具有很高的防微振能力，能保持设备平台处于相对静止状态，保证厂房内的精密仪器设备的正常运行。大量的文章提出了各种减振措施(主动、被动隔振)以及动力分析等，但对建筑

3、结构防微振研究不多。事实上目前的设备平台比较大型，并且与基础地基相连，需要按结构来进行设计，同时许多项目还对主体结构的微振有要求，如承重柱、维护墙等，依靠局部隔振已无法解决，只有通过整体结构的防微振设计，才能达到微振工艺要求，因此结构微振响应分析是基础u1。工程可视化仿真(EngineeringVisualSimulation，EVS)技术是计算机可视化技术和系统建模技术相结合后应用于科学工程研究中的一种新型仿真技术口1，通过对数据进行可视化处理，可以将难以理解的数字信息转化为具有明显几何特征的图形图像信

4、息口1，可视化仿真的交互与身临其境的特点可以很好的利用于高科技厂房微振试验中，并为微振前期设计方便快捷的提供可靠的分析依据，未来也将会得到更多的利用与推广。1．2研究的目的与意义目前高科技厂房区的建设才兴起十余年，对于厂房微振响应相关的研究并不多见，尤其是国内学术界鲜有涉及，仅有的研究也都主要围绕在如何设置减振装置。同时这个领域内还没有可视化仿真的相关研究，而对于厂房结构受交通荷载作用下的响应情况能够为厂房初步设计提供重要的参考，所以在该领域内进行可视化仿真的研究是必要的，主要体现在以下三点：(1)高科技

5、厂房微振响应可视化仿真是对实地试验的一种模拟，能够避免花费大量经费与人力进行真实试验。若要进行高科技厂房微振的实地试验，势必要花费大量的资金购置精密的实验仪器，而由交通荷载所引起的微振响应却十分微小，这就对实验仪器与试验方法提出了更高的要求，而且在试验中即使出现一个很小错误就会导致这个试验的失败。在这样的情况下，进行高科技厂房的微振响应可视化仿真系统研究就很有意义。基于OpenGL的结构微振仿真系统研究(2)高科技厂房微振响应可视化仿真会为高科技厂房的设计者与决策者在前期结构设计带来很大帮助。不但可以避免

6、进行现场试验花费大量的资金与人力，同时可以使用三维图形来表示厂房受交通荷载下的微振响应，使用三维图形的方法效果简便直观，易于修改已有的设计，将为高科技厂房设计的前期准备提供很大的帮助。(3)高科技厂房微振响应可视化仿真是联系厂房运营管理者与厂房建设设计者的一个纽带。常规的厂房设计建设与运营是彼此脱节的，运营者并不清楚厂房结构布置与各处担负荷载情况，而该可视化仿真系统能够给予厂房运营者明确的指示，在合理的位置布置合理的机器设备，优化了厂房的运营情况。‘1．3国内外研究情况高科技厂房微振响应仿真系统涉及到前期

7、厂房微振响应的计算与后期的三维散乱点可视化，下面将分别阐述这两个部分的国内外研究情况。1．3．1有关厂房微振相应计算的相关研究(1)在有关厂房微振的荷载输入模型方面。为了研究与模拟地震运动，日本学者Kanai与Tajimi提出了Kanai—Tajimi功率谱密度函数H1，它能够很好的符合地震波频的变化规律，Kanai—Tajimi谱实质上是将地震地面加速度运动模拟为均值为零的平稳过渡Guass白噪声过程。Kanai-Tajimi功率谱密度函数模型考虑了地表土层特性对地震动频谱特征的影响，具有明显的物理意义

8、，因而能够在地震工程中获得广泛的应用。在Kanai-Tajimi功率谱密度函数模型的基础上，NakamurayE41等人对车辆运行等交通荷载所引起的地面微幅振动进行了深入研究，对该功率谱密度函数模型提出了修正方案，并且与现场实测值进行对比，得到了具有较高实用价值的模拟车辆行驶等交通荷载所引起的地面微幅振动的加速度功率谱密度函数模型。(2)在有关结构计算方法方面。随着现代计算机与有限元的发展，计算机辅助设计(Computer-a