FenixEdu™

Dissertação

{pt_PT=An interactive real-time physics software for structural analysis of space trusses} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A treliça espacial é um tema importante ao aprender os primeiros conceitos de estática. Por outro lado, esta tem aplicações reais em engenharia. Um exemplo da utilização desta técnica é o Double Layer Grid (DLG). Esta técnica é geralmente adotada em coberturas de fábricas e terminais de aeroporto, pois pode superar vãos grandes. Este documento apresenta um software interativo inteiramente escrito em Python que visa ajudar os alunos a compreender o comportamento de treliças espaciais. O software permite criar estruturas, analisá-las, em seguida, exportar os resultados. Este CAD foi criado de raiz e é capaz de realizar análises não-lineares. O método numérico do 3DParticleSystem software é baseado no conceito de physics engine. Physics engine é uma abordagem normalmente utilizada em game engines. Porém, não tanto na área de engenharia de estruturas. Sendo assim, não é a abordagem mais comum em software comerciais para a análise de estruturas. A grande vantagem desta abordagem é que permite complexos tipos de análises, tais como, análises não-lineares e incrementais. Além disso, permite representar a evolução temporal de uma estrutura uma vez que os cálculos são feitos em tempo real. Tais vantagens podem ser cruciais na aprendizagem de conceitos de engenharia de estruturas. Este documento contribui numericamente na aplicação de physics engines na análise de estruturas. Primeiramente, apresenta a implementação da metodologia physically based modeling/particle system dynamics. Além disso, dá uma visão global do PyQt e do Panda3D, ferramentas utilizadas para desenvolver a GUI (Graphical User Interface) capaz de representar treliças espaciais., en=Space truss is an important theme while learning the first concepts of statics. On the other hand, it has real engineering applications. An example of the application of this technique is the Double Layer Grid (DLG), which is generally the adopted solution in the roofing of factories and airport terminal halls, as it can overcome large spans. This work presents an interactive software entirely written in Python that aims to help students to understand the behavior of space truss systems. The software allows the user to design structures, analyze them, and then export the results. The CAD software was successfully created from scratch and can perform nonlinear analysis. The 3DParticleSystem software numerical method is based on the concept of physics engine. Physics engines are widely used as middleware in game engines. In commercial software for structural analysis, this approach is rarely used despite exhibiting some quite convenient features: it allows for new types of analysis (namely, nonlinear and incremental analysis); also allowing to represent the time evolution of a structure once calculations are made in real-time, responding to user input. Such features can be important while learning structural engineering concepts. The work carried out here further improves the application of physics engines in the field of structural analysis: it first summarizes the implementation of the physically-based modeling/particle system dynamics; it then gives an overview of the PyQt and the Panda3D game engine, tools that were used to create an advanced GUI (Graphical User Interface) to render space trusses.}
Keywords: {pt=Análise estrutural interativa, Python 3D physics engine, Panda3D, Análise não linear, Segunda Lei de Newton, Particle System Dynamics, en=Interactive Structural Analysis, Python 3D physics engine, Panda3D, Nonlinear Analysis, Newton's Second Law, Particle System Dynamics}

Discussão: setembro 28, 2020, 17:30