山区乡村建筑洪水冲击作用可视化研究

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目前全球各类自然灾害所造成的损失中,洪涝灾害所造成的损失为各种自然灾害之首。而洪水灾害中山洪的威胁又最大,尤其在我国这样一个多山的国家,山洪灾害造成的危害愈来愈大,损失也愈来愈重,已经成为山丘区经济社会发展和人民群众脱贫致富的重大制约因素。据统计,近年洪涝灾害死亡总人数的75%以上系因山洪灾害造成,所以山洪是当前我国防洪减灾工作中亟待解决的突出问题。由于农村房屋在建造时没有固定的规范,大部分房屋在洪水作用下不堪一击。所以,针对洪水冲击作用的特点以及乡村建筑洪水冲击试验测出的数据进行处理,通过计算机对乡村建筑洪水冲击荷载进行了模拟,并且通过图形和数据的交互实时反映参数变化对于乡村建筑结构物的影响。根据乡村建筑洪水演进试验以及乡村建筑洪水冲击试验产生的大量实验数据,本文基于Windows开发平台,在VC++6.0开发环境下,运用面向对象编程技术,利用VC++中的MFC与OpenGL,进行洪水冲击荷载可视化的研究并开发山区乡村建筑洪水冲击系统。从而从繁杂的计算数据中提取出有意义的特征和结果。本文依据Saint-Venant方程组显式差分格式推导而来的一维洪水演进模型,利用MFC对话框的图形功能,在其客户区做出了一维洪水演进的动态模拟;其次利用VC++中的MFC框架和OpenGL图形技术,结合目前乡村房屋建筑结构的基本特点,将参数从对话框输入对乡村房屋建筑进行了三维建模。进而对山区乡村房屋模型洪水冲击试验模型做了三维显示,用适当的方式显示乡村房屋建筑洪水冲击模型物理量的分布,对画面可进行缩放,可交互在三维空间改变观察位置,以及实现友好的人机交互界面等。实现实体洪水冲击模型和结果的计算机模型显示,更加直观便于分析。通过山区乡村建筑洪水冲击试验,将试验中产生的大量散点荷载值进行了规则格网化,充分利用MFC下的GDI绘图功能,讨论了冲击压力等值线和压力云图生成的过程,在矩形网格建立好的情况下进行等值线的追踪,绘制以及填充,得到洪水冲击压力等值线图和云图。从而在MFC单文档窗口下,结合已有的有限元程序运用混合编程的方法,做出了农村房屋建筑被冲击墙面内力和变形的可视化二维图形显示。最终通过图形和数据的交互实时反映参数变化对于结构物的影响,从而实现洪水冲击荷载与变形值形和数的统一。
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