OptiShellVR – визуализация пологой двояковыпуклой оболочки под воздействием нагрузки
OptiShellVR – это программа для визуализации напряжённо-деформированного состояния тонкостенных оболочечных конструкций в виртуальной реальности. Её разработчик, аспирант СПбГАСУ Юрий Згода, считает перспективным применение разработки для научной визуализации и интеграцию программы в учебный процесс. На программу получено свидетельство № 2023683626.
– На первом этапе студентам сложно, основываясь на параметрах конструкции (линейных размерах, углах раскрытия и так далее) представить себе, как именно должна выглядеть соответствующая конструкция. Разработанное решение позволяет наглядно отобразить самые разнообразные конфигурации оболочек, тем самым упрощая студентам усвоение взаимосвязи между набором числовых параметров и фактическим обликом конструкции, – отмечает автор.
Оболочкой называется тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, наибольшее расстояние между которыми намного меньше любого другого их размера. Тонкостенные оболочечные конструкции отличаются разнообразием форм и существенно более высокой жёсткостью в сравнении с пластинами. Они применяются в различных областях техники: в машиностроении, приборостроении, гражданском и промышленном строительстве, авиастроении и т. д. По завершении компьютерного моделирования той или иной конструкции необходимо отобразить информацию о результатах моделирования. Это может быть сделано посредством текстового отчета, двухмерных или трёхмерных графиков, анимации. На данный момент одним из наиболее наглядных подходов к визуализации считается применение технологии виртуальной реальности.
– Основной сценарий применения OptiShellVR – совместное использование с другими авторскими программами: OptiShellX (высокопроизводительное ПО расчёта оболочек) и OptiShellWeb (веб-приложение моделирования оболочек). Данная программа позволяет в объёме визуализировать поведение конструкции под воздействием внешних сил. Она поддерживает наиболее распространённые на данный момент сценарии визуализации, а именно визуализацию конструкции в деформированном состоянии с возможностью масштабирования степени деформации и наложение поверх конструкции тепловой карты (графического представления данных, где индивидуальные значения отображаются при помощи цвета) для визуализации различных сведений о состоянии конструкции посредством цветопередачи. Кроме того, ПО поддерживает режим классической двухмерной визуализации, который может быть использован для генерации иллюстраций и методических материалов, – рассказал Юрий Згода.
Наиболее трудоёмким этапом работы над данной программой стала разработка алгоритмов построения геометрии оболочек под воздействием внешних сил. Другой существенной составляющей программы является логика подкрепления конструкции рёбрами. В общей сложности для реализации рассматриваемого приложения аспирант написал более 2000 строк программного кода. Работа выполнялась в рамках научной школы СПбГАСУ «Компьютерные технологии комплексного исследования прочности, устойчивости и нелинейных колебаний строительных конструкций, зданий и сооружений», основателем которой является профессор Владимир Карпов.
Юрий Згода пишет кандидатскую диссертацию под руководством доцента кафедры информационных систем и технологий Алексея Семенова. Её тема – высокопроизводительное компьютерное моделирование оболочек. Автор планирует расширить функциональные возможности программы, реализовать новые способы наглядной визуализации конструкций, повысить производительность визуализации.
