Методи та програмні засоби фізичної симуляції
DOI:
https://doi.org/10.20535/1560-8956.42.2023.279104Ключові слова:
фізична симуляція, фізичний рушій, метод скінченних елементів, PhysX, Bullet, FemapАнотація
Об’єктом дослідження є фізичний рушій для наукової симуляції. У дослідженні розглянуто основні типи фізичної симуляції та задачі, які вони вирішують, наведено детальний опис та порівняльний аналіз програмних застосунків фізичної симуляції таких, як PhysX, Bullet та Femap, визначено їх переваги та недоліки в контексті використання для наукового дослідження об’єктів і систем. У випадку наукової симуляції, оригінальність задачі або об’єкта дослідження спричиняє необхідність модифікації вихідного програмного коду фізичного рушія, що значно впливає на складність та швидкість проведення наукового дослідження. Тому необхідною є розробка рушія, фізична модель якого може бути легко модифікована без втручання у вихідний код шляхом налаштування набору програмних модулів. Метою роботи є підвищення ефективності використання фізичного рушія для створення наукових симуляцій. Сформульовані вимоги до розробки нового багатоцільового наукового фізичного рушія, що забезпечує середовище для проведення експериментальних досліджень на основі симуляцій.
Бібл. 26, іл. 3, табл. 1
Посилання
Strogatz S. Guest Column: Loves Me, Loves Me Not (Do the Math) URL:https://archive.nytimes.com/opinionator.blogs.nytimes.com/2009/05/26/guest-columnloves-me-loves-me-not-do-the-math/ (last accessed: 28.12.2022)
Grau-Bové, Josep & Mazzei, Luca & Strlic, Matija & Cassar, May. (2019). Fluid simulations in heritage science. Heritage Science. 7. 10.1186/s40494-019-0259-9.
Haoran X., Takeo I., Kazunori M. (2018). Precomputed Panel Solver for Aerodynamics Simulation. ACM Transactions on Graphics 37, 1-12. 10.1145/3185767.
Volobuev, A., Tolstonogov, A. (2004). Hydrodynamics of Flow in an Elastic Pipeline. Journal of Engineering Physics 77, 972-978. 10.1023/B:JOEP.0000049539.32683.6a.
Capellman, J., Salin, L. (2020). Collision Detection. In: MonoGame Mastery. Apress, Berkeley, CA. 10.1007/978-1-4842-6309-9_9.
Rao S. S. (2011). The Finite Element Method in Engineering, 4th Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford.
Grossmann C., Roos H.-G., Stynes M. (2007). Numerical Treatment of Partial Differential Equations. Springer Science & Business Media. p. 23. ISBN 978-3-540-71584-9.
Escobar-Castillejos, D., Ricardez, E., Noguez, J., Neri, L., Munoz-Gomez, L. (2018). SutureHap: Use of a Physics Engine to Enable Force Feedback Generation on Deformable Surfaces Simulations. International Journal of Advanced Robotic Systems 15. 10.1177/1729881417753928.
Ermisoglu, E., Sen, F., Kockara, S., Halic, T., Bayrak, C., Rowe, R. (2009). Scooping Simulation Framework for Artificial Cervical Disc Replacement Surgery. 900 - 905. 10.1109/ICSMC.2009.5346764.
Maciel, A., Halic, T., Lu, Z., Nedel, L. De, S. (2009). Using the PhysX engine for Physics-based Virtual Surgery with Force Feedback. The international journal of medical robotics + computer assisted surgery 5, 341-53. 10.1002/rcs.266.
Rieffel, J., Saunders, F., Kobren, S., Nadimpalli, Z., H., Hassoun, S., Rife, J., Trimmer, B. (2009). Evolving soft robotic locomotion in PhysX. GECCO 2009: Proceedings of the 11th Annual Conference Companion on Genetic and Evolutionary Computation Conference. 2499-2504. 10.1145/1570256.1570351.
Periyasamy, A. S., Schwarz, M., Behnke, S. (2021). SynPick: A Dataset for Dynamic Bin Picking Scene Understanding.
Roennau, A., Sutter, F., Heppner, G., Dillmann, R., Oberländer, J. (2013). Evaluation of Physics Engines for Robotic Simulations with a Special Focus on the Dynamics of Walking Robots. 10.1109/ICAR.2013.6766527.
Longshaw, S., Turner, M., Finch, E., Gawthorpe, R. (2010). Analysing the use of Real-time Physics Engines for Scientific Simulation: Exploring the Theoretical and Practical Benefits for Discrete Element Modelling. 10.13140/2.1.3212.7048.
He, H., Zheng, J., Sun, Q., Li, Z. (2019). Simulation of Realistic Particles with Bullet Physics Engine. E3S Web of Conferences 92, 14004. 10.1051/e3sconf/20199214004.
Ehsan I., Bezuijen A. (2015). Simulation of Granular Soil Behaviour Using the Bullet Physics Library. Geomechanics from Micro to Macro 2, 1565–70. Taylor and Francis Group, London.
Komaragiri, S., Gigliotti, A., Bhasin, A. (2021). Calibration and extended validation of a virtual asphalt mixture compaction model using bullet physics engine. Construction and Building Materials 311, 125257. 10.1016/j.conbuildmat.2021.125257.
Siemens. Simcenter Femap URL:https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/simcenter/femap.html (last accessed: 28.12.2022)
Alekseytsev, A., Antonov, M.. (2022). Analysis of the Ultimate Loading on Concrete Beams in FEMAP NX Nastran. 10.1007/978-981-16-6593-6_2.
NVIDIA.developer. PhysX. URL:https://developer.nvidia.com/physx-sdk (last accessed: 28.12.2022)
Siemens PLM Software. Femap flow. URL:https://www.aerofem.com/assets/files/Femap-Flow.pdf (last accessed: 28.12.2022)
Siemens digital industries software. Thermal simulation. URL:
https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/simulation-test/thermalsimulation.html (last accessed: 28.12.2022)
NVIDIA PhysX SDK 3.4.0 Documentation. URL: https://docs.nvidia.com/gameworks/content/gameworkslibrary/physx/guide/Manual/Vehicles.html (last accessed: 28.12.2022)
Programming with Panda3D. Bullet Vehicles. URL: https://docs.panda3d.org/1.11/cpp/programming/physics/bullet/vehicles (дата звернення: 28.12.2022)
Siemens digital industries software. Structural analysis. URL: https://www.plm. automation.siemens.com/global/en/products/simulation-test/structural-analysis.html (last accessed: 28.12.2022)
Simcenter Nastran 2019.1 Parallel processing guide. URL: https://docs.plm. automation.siemens.com/data_services/resources/scnastran/2019_1/help/custom/en_US/parallel_processing/parallel_processing.pdf (last accessed: 28.12.2022)
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
