Спосіб тривимірної демонстрації напружено-деформованого стану об’єктів

Реферат: Спосіб тривимірної демонстрації напружено-деформованого стану (НДС) об'єктів включає визначення параметрів НДС об'єкта, збереження отриманої інформації у вигляді даних, прив'язаних до множини координат точок об'єкта у часовому ряду моментів отримання даних, обробку даних для визначення параметрів НДС та демонстрацію на пристрої відображення, наприклад у площині екрана дисплею, значень заданого параметра НДС, які відображають різними кольорами відповідно до шкали, яка відповідає діапазону зміни параметра, що демонструється, виконання динамічної послідовності зміни форми, об'єму та заданого параметра НДС в точках об'єкта протягом часу моделювання. Додатково виконують представлення об'єкта на пристрої відображення у вигляді проекції напівпрозорого тривимірного каркасного оптичного зображення сітки, що зв'язує точки в об'ємі об'єкта, відображення значення заданого параметра НДС в точках об'єкта у вигляді кольорових маркерів, наприклад сферичної форми, регулювання розмірів маркерів для змінення ступеню прозорості об'єкта, обмеження за бажанням діапазону значень параметра. UA 122254 U (12) UA 122254 U UA 122254 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі техніки, а саме до моделювання в Computer-aided engineering (CAE) системах чисельного моделювання (методом скінченних елементів, скінченних різниць, скінченних об'ємів, тощо) об'єктів в процесі навантаження (в процесі обробки металів тиском) і може бути використана при розробці та вдосконаленні технологічних процесів або конструктивних рішень за рахунок більш інформативної демонстрації розподілених по об'єму параметрів об'єктів. Відомий спосіб демонстрації геометричних моделей тривимірних (об'ємних) об'єктів у вигляді каркасної (проволочної) моделі, поверхню якої представляють у вигляді сітки з ребер та вершин, які прив'язані до множини координат точок тривимірного об'єкта, і демонструють прозоре каркасне зображення сітки на пристрої відображення, наприклад, у площині екрана дисплея, як проекцію на неї [1]. Відомий спосіб демонстрації геометричних моделей тривимірних об'єктів у вигляді вексельної моделі, поверхню якої представляють у вигляді кубічних елементів, що заповнюють об'єм об'єктів, і які демонструють на пристрої відображення [2]. Відомий спосіб демонстрації багатовимірної гри типу шахів, що полягає у формуванні на засобі відображення візуального тривимірного ігрового поля, розбитого на ігрові місця з можливістю розміщення в них ігрових об'єктів з різними характеристиками і демонстрації динаміки процесу гри у вигляді динамічної послідовності ігрових ситуацій у замкнутому багатовимірному ігровому полі, що представляють у вигляді візуального зображення на пристрої відображення, наприклад, у площині екрана, із багатовимірними ігровими місцями для розміщення в них ігрових об'єктів, при цьому ігрову ситуацію представляють на пристрої відображення у вигляді двовимірного або тривимірного оптичного зображення з точкою огляду ігрової ситуації, розміщеної ззовні ігрового поля або усередині нього [3]. Відомий спосіб тривимірної демонстрації напружено-деформованого стану об'єктів при моделюванні краш-тестів вибраний нами як прототип, який полягає у визначенні параметрів об'єкта шляхом моделювання в САЕ-системі, при цьому виконується збереження отриманої інформації у вигляді даних, прив'язаних до множини координат точок об'єкта у часовому ряду моментів отримання даних, обробки даних для визначення параметрів напруженодеформованого стану (НДС), після чого виконують демонстрацію НДС заготовки на пристрої відображення, наприклад, у площині екрана дисплею. Демонстрація процесу моделювання в САЕ-системі пов'язана з графічним представленням результатів, які наводяться у вигляді кольорових плям на поверхні виробу відповідно до шкали, яка відповідає діапазону зміни параметра, що демонструється. Крім цього, як правило, використовують зображення у вигляді перетинів об'єкту площинами, на яких виконують розфарбування відповідне зміненню значення параметру. Для наступного аналізу результатів змінення НДС в точках об'єкта протягом часу деформування виконують динамічну послідовну зміну форми, об'єму та параметрів НДС об'єкта у часі [4]. Недоліками відомого способу отримання НДС в САЕ-системі є те, що при демонстрації інформація про НДС прив'язана до поверхні, яка належить об'єкту, що звужує якість аналізу НДС в об'ємі і ефективність застосування способу для демонстрації НДС при зміні форми, об'єму та параметрів НДС в точках об'єкта протягом часу моделювання. Загальними суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється є визначення параметрів НДС об'єкта, збереження отриманої інформації у вигляді даних, прив'язаних до множини координат точок об'єкта у часовому ряду моментів отримання даних, обробка даних для визначення параметрів НДС та демонстрація на пристрої відображення, наприклад, у площині екрана дисплею, значень заданого параметру НДС, які відображають різними кольорами відповідно до шкали, яка відповідає діапазону зміни параметра, що демонструється, виконання динамічної послідовності зміни форми, об'єму та заданого параметру НДС в точках об'єкта протягом часу моделювання. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення відомого способу для підвищення якості тривимірної демонстрації НДС в об'ємі об'єкта при зміні його форми, об'єму та параметрів НДС в процесі моделювання та підвищення можливостей керування процесом демонстрації даних на пристрої відображення, що забезпечить підвищення якості наступного аналізу НДС в об'ємі об'єкта при розробці та вдосконаленні технологічних процесів або конструктивних рішень. Поставлена задача вирішується за рахунок представлення об'єкту на пристрої відображення у вигляді проекції напівпрозорого тривимірного каркасного оптичного зображення сітки, що зв'язує точки в об'ємі об'єкта, відображення значення заданого параметру НДС в точках об'єкта у вигляді кольорових маркерів, наприклад, сферичної форми, регулюванні 1 UA 122254 U 5 10 15 20 25 30 35 40 розмірів маркерів для змінення ступеню прозорості об'єкта, обмеження за бажанням діапазону значень параметра, для виділення та показу окремих тривимірних зон об'єкта. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: фіг. 1 - вигляд тривимірного об'єкта (заготовки) з сіткою та маркерами на екрані дисплею з результатами НДС у точках (вузлах) просторової сітки; фіг. 2 - вигляд здеформованої тривимірної заготовки з сіткою та кольоровими маркерами на екрані дисплею з результатами НДС у вузлах просторової сітки; фіг. 3 - шкала з кольорами для діапазону значень параметра НДС (накопленої деформації); фіг. 4 - вигляд об'єкта після змінення розмірів маркерів (і ступеня прозорості об'єкта); фіг. 5 - вигляд об'єкта після змінення (обмеження) діапазону значень параметра, що демонструється; фіг. 6 - вигляд об'єкта після одночасного обмеження діапазону значень параметра, що демонструється, і змінення розмірів маркерів. Приклад здійснення способу. Для реалізації пропонованого способу (фіг. 1) моделювали процес пластичного деформування заготовки 1 у вигляді паралелепіпеду в САЕ-системі. При цьому тривимірну модель заготовки 1 розбивали на скінченні елементи 2 і отримували каркасне оптичне зображення сітки 3, що зв'язує точки (вузли) 4 в об'ємі заготовки. Зусилля Р прикладали до заготовки на верхній 5 та нижній гранях 6, які розподіляли між поверхневими вузлами 4, які знаходяться на цих гранях просторової сітки 3 об'єкта. В точках об'єкта розміщували кольорові маркери 7, сферичної форми (або у вигляді паралелепіпеду, еліпсоїду тощо). Параметри НДС обчислювали для кожного скінченного елементу 2 з шагом обробки даних за часом розрахунку. Отриману інформацію зберігали у вигляді даних, прив'язаних до всієї множини координат вузлів сітки 4 об'єкта та відповідно до дискретних моментів часу розрахунку. Отримували здеформовану модель заготовки 1 (фіг. 2). Потім задавали параметр НДС (накопичену деформацію) та виконували демонстрацію у вигляді проекції тривимірного зображення моделі заготовки 1 на площині екрана дисплею (не позначено). Відображали значення параметру НДС в точках об'єкта у вигляді кольорових маркерів 2, сферичної форми. Значення кольору змінювали відповідно до шкали 1 (фіг. 3), яка відповідала діапазону зміни параметра, що демонструється. Потім виконували динамічну послідовну за часом розрахунку зміну форми, об'єму та заданого параметру НДС в вузлах сітки об'єкта протягом часу моделювання. При цьому вигляд заготовки змінювався від (фіг. 1) до (фіг. 2). Для змінення ступеню прозорості об'єкта змінювали розмір маркерів 1 (фіг. 4). Потім для виділення та показу найбільш здеформованих тривимірних зон об'єкта обмежували діапазон значень параметра (накопиченої деформації) на шкалі значень параметра 2 (фіг. 3) і повторювали динамічну демонстрацію процесу деформування у площині екрана дисплею протягом часу моделювання. Вигляд об'єкта після обмеження діапазону значень параметра, що демонструється наведено на фіг. 5, де показано найбільш здеформовані зони 1 заготовки. Вигляд об'єкта після одночасного обмеження діапазону значень параметра, що демонструється, і змінення розмірів маркерів наведено на фіг. 6. Застосування пропонованого способу тривимірної демонстрації напружено-деформованого стану об'єктів забезпечує підвищення якості демонстрації та аналізу НДС в об'ємі об'єкта при зміненні його форми в процесі деформування та підвищення можливостей керування процесом показу даних. 45 50 55 Джерела інформації: 1 Carbon/Epoxy Woven Composite Experimental and Numerical Simulation to Predict Tensile Performance / Haidar F. AL-Qrimli, Fadhil A. Mahdi, Firas B. Ismail. Advances in Materials Science and Applications. June 2015, Vol. 4 Iss. 2, PP. 33-41. 2 Яне Б. Цифровая обработка изображений. Пер. с англ. A.M. Измайловой. - М.: Техносфера, 2007. - 584 с. - (Мир цифровой обработки). - ISBN 978-5-94836-122-2. 3 Пат. 36379 А Україна, МПК A63F 3/02 (2006.01). Тривимірна шахова гра "metachess-3 d", ігрове поле для тривимірної гри, спосіб демонстрації багатовимірної гри типу шахів / Ю.А. Радченко, П.М. Молоштан. - № 99126762; заявл. 13.12.1999; опубл. 16.04.2001, бюл. № 3. 4 Патент US 20140350869 А1, МПК G01М 17/007 / Device, method, and program for crash simulation / Ide Tsuyoshi, Rudy Raymond Harry. - № US 14/277,396; заявл. 14.05.2014; опубл. 27.11.2014. 2 UA 122254 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Спосіб тривимірної демонстрації напружено-деформованого стану (НДС) об'єктів, що включає визначення параметрів НДС об'єкта, збереження отриманої інформації у вигляді даних, прив'язаних до множини координат точок об'єкта у часовому ряду моментів отримання даних, обробку даних для визначення параметрів НДС та демонстрацію на пристрої відображення, наприклад у площині екрана дисплею, значень заданого параметра НДС, які відображають різними кольорами відповідно до шкали, яка відповідає діапазону зміни параметра, що демонструється, виконання динамічної послідовності зміни форми, об'єму та заданого параметра НДС в точках об'єкта протягом часу моделювання, який відрізняється тим, що додатково виконують представлення об'єкта на пристрої відображення у вигляді проекції напівпрозорого тривимірного каркасного оптичного зображення сітки, що зв'язує точки в об'ємі об'єкта, відображення значення заданого параметра НДС в точках об'єкта у вигляді кольорових маркерів, наприклад сферичної форми, регулювання розмірів маркерів для змінення ступеню прозорості об'єкта, обмеження за бажанням діапазону значень параметра. 3 UA 122254 U 4 UA 122254 U 5 UA 122254 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6