虚拟吊装微观施工仿真——虚拟施工机械原型构建关键技术研究

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2、本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的硏巧成果，也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其官用途使用过的成果一同工作的同志对本研巧所做的所有贡献巧已在论文中作了明确的说明。与我并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。〇立。！．（！互论文作者签名：保綻均曰期：关于学位论文使用授权的说明目本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，日：学校有权保留并可向国家有关部ｎ或机构送交学位论文

3、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校＾／么＼布学位论文的全部或部分内容，可ｙ？采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。（保密的论文在论文解密后应遵守此规定）如论文作者签名：＾寺指导教师签名：曰期：候、家耸本人授权中＂国学术期巧（光盎＂版么）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关学位论文数据库中，并通过网络向社会公众提供信息服务。一因某种．特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□年／□两年／□＾年化后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）法论文作者签名：指导教师签名！日期：如５、／其．。哀：请将

4、此页附在论文首页。Ｉ西安建筑科技大学博士学位论文虚拟吊装微观施工仿真——虚拟施工机械原型构建关键技术研究专业：智能建筑环境技术博士生：侯筱婷指导教师：李昌华教授摘要虚拟吊装系统(VHS，VirtualHoistingSystem)旨在为建筑吊装施工，尤其钢结构工程的施工及管理决策人员提供一个具备较高真实度以及良好智能交互特性的虚拟吊装施工环境，在面对复杂吊装任务时，可以提前完成吊装过程仿真和分析，从而辅助实际施工。微观施工仿真从一个全新的视角来研究虚拟施工技术，对于提高VHS的智能交互特性起着重要的作用。虚拟施工机械是微观施工仿真场景中智能交互特性突出的复杂微观个体，其原型构建技术是

5、微观施工仿真研究工作的基础研究内容，在理论和实践两方面有着重要的研究意义。以虚拟塔吊原型为例，论文综合应用虚拟仿真、多体系统动力学、机器人等学科和技术，针对虚拟施工机械原型构建关键技术开展研究工作。主要研究成果概括为以下7个方面：(1)提出了“微观施工”和“微观施工仿真”的概念；构建了微观施工仿真的支撑技术体系架构；研究了基于先进虚拟仿真软件开发平台EONProfessional的虚拟吊装系统的软件解决方案，并初步构建了虚拟吊装仿真实验平台(VHEP，VirtualHostingExperimentalPlatform)，为后续研究工作提供可行性验证以及性能测试环境。(2)研究了虚拟施工机

6、械三维建模与优化方法，提出了将3DSMax、Solidworks建模阶段和导入EONProfessional后的性能优化阶段相结合的“两阶段模型优化”方法，优化后的虚拟施工机械三维模型可以满足虚拟吊装场景实时渲染速度以及图像质量的要求。(3)针对虚拟施工机械运动学建模问题，结合机器人科学，提出了基于机器人运动学D-H模型的建模方法，并基于虚拟吊装仿真实验平台验证了该方法所建模西安建筑科技大学博士学位论文型的正确性和有效性。运动学建模是实现虚拟吊装微观施工仿真运动交互特性的数学基础，同时，也为后续自主吊装仿真的实现奠定了基础。(4)为了提高微观施工仿真场景中虚拟施工机械动力学仿真的效率，提出

7、了具备系统性、可重用性和可扩展性的组件化动力学建模方法，并基于EONProfessional的动力学组件实现；提出了钢丝绳柔性体的动力学建模和仿真方法，实现了柔性和拉伸变形仿真效果；基于吊物离地起吊工况的动力学分析，实现了钢丝绳崩断仿真。(5)结合实际吊装施工场景的碰撞特点和EONProfessional的仿真模拟树结构的特点，提出了虚拟吊装场景和虚拟施工机械的包围盒以及层次包围盒碰撞检测策略，并基于EONProfess