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

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1 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

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

3 Präsentationsname XYZ
Motivation TU Dresden, Präsentationsname XYZ

4 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, Präsentationsname XYZ

5 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, Präsentationsname XYZ

6 Motivation Zhou „Animating Sand as a Fluid“, 2005

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

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

9 Präsentationsname XYZ
Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, Präsentationsname XYZ

10 Präsentationsname XYZ
Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, Präsentationsname XYZ

11 Präsentationsname XYZ
Grundlagen der Bruchbildung TU Dresden, Präsentationsname XYZ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

22 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, Präsentationsname XYZ

23 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, Präsentationsname XYZ

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

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

26 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, Präsentationsname XYZ

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

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

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

30 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

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

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

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

34 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

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

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

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

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

39 Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen
Ergebnis ?!

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

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

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

43 Bruchbildung in starr-plastischen Gemengen
Ergebnis

44 Präsentationsname XYZ
Ausblick/Diskussion TU Dresden, Präsentationsname XYZ

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

46 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

47 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

48 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

49 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?

50 Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

51 Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

52 Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

53 Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

54 Ausblick/Diskussion Lösung: Modifikation des Re-Tiling Algorithmus

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

56 Präsentationsname XYZ
Ausblick/Diskussion TU Dresden, Präsentationsname XYZ