基于有限元分析和虚拟现实技术的桥梁垮塌场景模拟.pdf

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1、第29卷第5期2012年5月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV0】．29№．5Mav2012doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2012．05．008基于有限元分析和虚拟现实技术的桥梁垮塌场景模拟许镇1，任爱珠1，张劲泉2，吕建鸣2，宋建永2(1．清华大学，北京100084；2．交通运输部公路科学研究院，北京I(RH)88)摘要：为准确、真实、完整的重现桥梁垮塌事故过程，研究了结合有限元垮塌分析和虚拟现实技术的桥粱垮塌场景模拟方法。在MSC．Mare中完成了桥梁垮塌有限元分析。基于

2、该有限元分析数据，设计了桥梁垮塌场景模拟的系统架构，并提出了一套基于图形引擎OpenSceneGraph(OSG)和物理引擎PhysX的桥梁垮塌动画和特效的技术流程．在OSG平台上开发了基于有限元分析数据的桥梁垮塌场景模拟系统。以某石拱桥为例，展示了基于本系统的桥梁垮塌过程以及碎块、烟尘等效果．并与有限元垮塌分析的图形结果进行了对比。结果表明：基于本系统的桥梁垮塌场景模拟具有与有限元模拟相同的准确性，同时更具有真实感和丰富的场景内容。桥梁垮塌场景模拟准确而真实的还原了桥梁垮塌事故场景，可以用于桥梁垮塌事故鉴定辅助分析。关键词：桥梁工程；石拱桥；有限元；虚拟现实；桥梁垮塌中图分类号：U447文

3、献标识码：A文章编号：1002—0268(2012)05—0041—05SceneSimulationofBridgeCollapseBasedonFiniteElementAnalysisand．VirtualRealityTechnologyxuZhenl，RENAizhul，ZHANGJinquan2，LOJianmin92，SONGJianyon92(1．TsinghuaUniversity，Belling100084，China；2．ResearchInstituteofHighway，MinistryofTransport，Belling100088，China)Abstract

4、：Toreplicatetheprocessofbridgecollapseaccurately，realisticallyandcompletely，thescenesimulafimlofbridgecollapsewasstudiedbasedonfiniteelement(FE)collapseanalysisandvirtualreality(VR)technology．FEanalysisofbridgecollapsewasimplementedwithMSC．Marc．OnthebasisofthesedataofFEmlalysis，thesystemarchitectur

5、eofscenesimulationofbridgecollapsewasdesigned，andthetechnicalflowchatonanimationandspecialeffectsofbridgecollapsewasproposedbasedongraphicsengineOpenSceneGraph(OSG)andphysicsenginePhysX．AscenesimulationsystemofbridgecollapsebasedonthedataofFEanalysiswasdevelopedonOSGplatform．Takenastonearchbridgefo

6、rexample，thebridgecollapseprocess，includingtheeftbctsoffragmentsanddusts，wereshowninthissimulationsystem．ComparedtothevisualeffectsofFEsimulation，theresuhsindicatethatthescenesimulationsofbridgecollapsebasedOHthissystemarethesameaccurateasFEsimulation．evenmorerealisticandeompleLe．‘rhescenesimulatio

7、nofbridgecollapsereplicatestheaccidentsceneofbridgecollapseaccuratelyandrealistically，whichCallbeusedfortheaidedanalysisonaccidentappraisalsofbridgecollapse．Keywords：bridgeengineering；stonearchbridge；finite