Fakultät Informatik Institut für Software und Multimediatechnik, Lehrstuhl Computergraphik und Visualisierung Computergraphische Simulation von Bruchbildung.

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 Präsentation transkript:

Fakultät Informatik Institut für Software und Multimediatechnik, Lehrstuhl Computergraphik und Visualisierung Computergraphische Simulation von Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Diplomverteidigung - David Körner Prof. Dr. rer. nat. Stefan Gumhold Betreuer: Dipl. Physiker Niels von Festenberg Mittwoch, den 08.10.2008

Präsentationsname XYZ Gliederung Motivation Grundlagen der Bruchbildung Verwandte Arbeiten Ansatz zur Bruchbildung auf starren Oberflächen plastisch fließender Gemenge Ausblick/Diskussion TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Motivation TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Motivation Losasso et. al „Multiple Interacting Liquids“, 2006 Robinson-Mosher et. al „ Two-way Solid Fluid Coupling with thin rigid and deformable solids“, 2008 TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Motivation Bargteil et. al „A Finite Element Method for Animating Large Viscoplastic Flow“, 2007 Wojtan „Fast Viscoelastic Behavior with Thin Features“, 2008 TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Motivation Zhou „Animating Sand as a Fluid“, 2005

Präsentationsname XYZ Motivation Realistischere Darstellung natürlicher starr-plastischer Phänomene wie Sand, Gletscher oder Lavaströme durch Berücksichtigung von Bruchbildung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Motivation Grundlagen der Bruchbildung Verwandte Arbeiten Ansatz zur Bruchbildung auf starren Oberflächen plastisch fließender Gemenge Ausblick/Diskussion TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Fließen (duktiler Bruch) Brechen (Sprödbruch) DEFINITION angeben TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Zugversuch TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchkriterium Bruchmodellierung/-behandlung Bruchausdehnung/-aktualisierung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchkriterium Bruchflächen- ausbildung stabil Mohr-Coulomb Bruchkriterium TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchkriterium Bruchflächen- ausbildung stabil TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchkriterium Bruchflächen- ausbildung stabil Vergleichsspannung Schubspannungshypothese (Tresca) - Gestaltänderungshypothese (Von Mises) TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchkriterium Bruchmodellierung/-behandlung Bruchausdehnung/-aktualisierung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Grundlagen der Bruchbildung Bruchmodellierung Duktiler Bruch Plastischer Fluss Sprödbruch TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten Motivation Grundlagen der Bruchbildung Verwandte Arbeiten Ansatz zur Bruchbildung auf starren Oberflächen plastisch fließender Gemenge Ausblick/Diskussion TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten James F. O‘Brien „Graphical Modeling and Animation of Brittle Fracture“, 1999 TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten James F. O‘Brien „Graphical Modeling and Animation of Brittle Fracture“, 1999 Finite Elemente Diskretisierung Berechnung der Knotenverschiebungen unter Einwirkung äußerer Kräfte Elastizitätstheorie: innere Arbeit = externe Arbeit Verzerrungsenergie im Volumen = anliegende Kräfte an der Oberfläche Verzerrungsenergie am Ort: wiederum abhängig von den Knotenverschiebung -> LGS TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten James F. O‘Brien „Graphical Modeling and Animation of Brittle Fracture“, 1999 Bruchkriterium: Auswertung an den Knoten Berechnung der Spannungen an den Knoten Rankine-Vergleichsspannung Bruchmodellierung: Tetraedersplit mit remeshing TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten James F. O‘Brien „Graphical Modeling and Animation of Brittle Fracture“, 1999 TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten Zhou „Animating Sand as a Fluid“, 2005 TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten Zhou „Animating Sand as a Fluid“, 2005 Finite Differenzen Diskretisierung Berechnung der Bewegung durch Lösen der Navier-Stokes Gleichungen Bruchkriterium: Mohr-Coulomb Auswertung der Spannungen in den Zellen mit von Mises Vergleichsspannung Sonderbehandlung starrer Bereiche TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Verwandte Arbeiten Zhou „Animating Sand as a Fluid“, 2005 Implizite Bruchmodellierung Keine Dehnungsbrüche – nur Scherbrüche ? TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Motivation Grundlagen der Bruchbildung Verwandte Arbeiten Ansatz zur Bruchbildung auf starren Oberflächen plastisch fließender Gemenge Ausblick/Diskussion

Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Modell Oberflächenbrüche (Gletscherspalten) Spröde Oberfläche Plastischer Fluss

Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Fluidsimulator Tolga G. Goktekin „A Method for Animating Viscoelastic Fluids“, 2004 Elasto-Plastischer Fluss Verfolgen der Verformungen im Fluid -> Spannungen Elastizitätskräfte Fluidoberfläche Oberflächenbrüche

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Diskretisierung: Dreiecksnetz Wichtig: Wie bei Obrien

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Spannungen: Heuristisch

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Spannungen: Heuristisch

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Bruchkriterium Auswertung der Hauptspannungen von an den Knoten Versagen bei Schwellwertüberschreitung der größten positiven Hauptspannung

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Bruchmodellierung: Vertexsplit

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Ergebnis Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Ergebnis

Oberflächenbrüche Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Ergebnis Hayley N. Iben „Generating Surface Crack Patterns“, 2006 Ergebnis

Idee: Spannungen aus der Fluidsimulation auf Oberfläche übertragen Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Idee: Spannungen aus der Fluidsimulation auf Oberfläche übertragen

Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Ergebnis ?!

Problem: Reguläre Strukturen Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Problem: Reguläre Strukturen

Lösung: Re-tiling Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Greg Turk „Re-tiling Polygonal Surfaces“, 1992

Lösung: Re-tiling Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Greg Turk „Re-tiling Polygonal Surfaces“, 1992

Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen Ergebnis

Präsentationsname XYZ Ausblick/Diskussion TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Ausblick/Diskussion Bruchkriterium Bruchmodellierung/-behandlung Bruchausdehnung/-aktualisierung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ausblick/Diskussion Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ziel: gebildete Brüche über den Zeitlichen Verlauf der Animation erhalten Problem: Oberfläche wird in jedem Schritt völlig neu erzeugt – keine Kohärenz

Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ausblick/Diskussion Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ziel: gebildete Brüche über den Zeitlichen Verlauf der Animation erhalten Problem: Oberfläche wird in jedem Schritt völlig neu erzeugt – keine Kohärenz

Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ausblick/Diskussion Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ziel: gebildete Brüche über den Zeitlichen Verlauf der Animation erhalten Problem: Oberfläche wird in jedem Schritt völlig neu erzeugt – keine Kohärenz

Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ausblick/Diskussion Zur Animation von Oberflächenbrüchen Ziel: gebildete Brüche über den Zeitlichen Verlauf der Animation erhalten Problem: Oberfläche wird in jedem Schritt völlig neu erzeugt – keine Kohärenz Verfolgen von topologischen Features in einer Fluidsimulation – Aber wie?

Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

Präsentationsname XYZ Ausblick/Diskussion Zur Bruchausdehnung TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ

Präsentationsname XYZ Ausblick/Diskussion TU Dresden, 18.09.2018 Präsentationsname XYZ