ПРИЛОЖЕНИЕ «ANALYZER 3D» ДЛЯ ПРОСМОТРА И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ ЧАСТИЦ Сергеев В.В., Коростелев С.Ю., Псахье С.Г. Институт физики прочности и материаловедения, СО РАН, г. Томск

Важным этапом при моделировании физических процессов является обработка полученных результатов. От качества их обработки зависит правильность принятия последующих решений. Лучше всего человек воспринимает информацию представленную визуально. Следовательно, для улучшения восприятия результатов неотъемлемой частью является их графическое представление. Большинство систем моделирования физических процессов представляют свои результаты в виде набора файлов. В каждом файле описывается состояние модели на определённом этапе эволюции. Другими словами, отдельно взятый файл соответствует определённому шагу процесса моделирования. Приложение «Analyzer 3D» позволяет графически отобразить файлы с результатами и визуально проанализировать эволюцию модели. Просмотр файлов (шагов) моделирования осуществляется по списку. Для его создания, редактирования и сортировки в составе приложения имеются все необходимые средства. Важным этапом при моделировании физических процессов является обработка полученных результатов. От качества их обработки зависит правильность принятия последующих решений. Лучше всего человек воспринимает информацию представленную визуально. Следовательно, для улучшения восприятия результатов неотъемлемой частью является их графическое представление. Большинство систем моделирования физических процессов представляют свои результаты в виде набора файлов. В каждом файле описывается состояние модели на определённом этапе эволюции. Другими словами, отдельно взятый файл соответствует определённому шагу процесса моделирования. Приложение «Analyzer 3D» позволяет графически отобразить файлы с результатами и визуально проанализировать эволюцию модели. Просмотр файлов (шагов) моделирования осуществляется по списку. Для его создания, редактирования и сортировки в составе приложения имеются все необходимые средства. Введение 1

2 Использованный инструментарий Fedore Core 7 Fedore Core 7 KDevelop C/C++ KDevelop C/C++ Qt Disigner Qt Disigner KCompare KCompare Свободные библиотеки Qt3 Qt3 OpenGL (+extensions) OpenGL (+extensions)

Главное окно приложения «Analyzer 3D» 3

Менеджер файлов С помощью данного менеджера можно редактировать список просматриваемых файлов с результатами. С помощью данного менеджера можно редактировать список просматриваемых файлов с результатами. Просмотр следующего/предыдущего файла Имя текущего файла 4

Менеджер «центра сцены» Работа в трёхмерном пространстве накладывает определённые трудности на анализ модели. Для удобства просмотра трёхмерных объектов реализованы специальные утилиты. Их управление осуществляется с помощью различных менеджеров, позволяющих задавать различные параметры. Работа в трёхмерном пространстве накладывает определённые трудности на анализ модели. Для удобства просмотра трёхмерных объектов реализованы специальные утилиты. Их управление осуществляется с помощью различных менеджеров, позволяющих задавать различные параметры. «Центром сцены» является точка в пространстве, относительно которой осуществляются всевозможные трансформации (поворот, масшта- бирование и т. д.). При загрузке модели «центр сцены» по умолчанию поме- щается в центр 3D объекта. 5

Менеджер «центра сцены» Перенос «центра сцены» в центр системы координат или в центр объекта 6

Менеджер сечений При работе с 3D телами часто бывают ситуации, когда интересующая нас часть объекта недоступна для просмотра (находится внутри объекта или закрыта другой его частью). Менеджер сечений позволяет вывести для просмотра только необходимую часть объекта. При этом возможно использование утилиты позиционирования «центра сцены» для установки его в центре выводимой части объекта. 7

«Режим линеек» При использовании утилиты «режим линеек» можно проецировать объект на двухмерные плоскости, что позволяет измерять расстояние между любыми двумя точками плоскости, а также определять координаты и размеры какой- либо частицы или части объекта. Проецирование объекта на плоскости 8

Возможности «Analyzer 3D» «Analyzer 3D» позволяет увидеть структуру модели и различные характеристики частиц, такие как скорости движения, приложенные силы, углы вращения, скорости вращения, смещения и траектории движения. Частицы могут быть изображены сферами или точками. Радиус устанавливается при загрузке модели программой или задается пользователем. «Analyzer 3D» позволяет увидеть структуру модели и различные характеристики частиц, такие как скорости движения, приложенные силы, углы вращения, скорости вращения, смещения и траектории движения. Частицы могут быть изображены сферами или точками. Радиус устанавливается при загрузке модели программой или задается пользователем. Просмотр изменения структуры модели при сжатии образца 9

Возможности «Analyzer 3D» При отображении векторных полей (скорости, силы и т. д.) применяется автоматическое масштабирование векторов по максимальному значению в загружаемом файле. Данный коэффициент масштаба можно зафиксировать для сравнения изменений в различных файлах. При отображении векторных полей (скорости, силы и т. д.) применяется автоматическое масштабирование векторов по максимальному значению в загружаемом файле. Данный коэффициент масштаба можно зафиксировать для сравнения изменений в различных файлах. Просмотр распределения векторов скоростей 10

Возможности «Analyzer 3D» Также применяется различная цветовая раскраска частиц и векторов: по материалам, по принадлежности к блокам, по значению (в случае векторной величины). При наличии информации о связях между соседними частицами (например, в результатах системы моделирования методом подвижных клеточных автоматов «MCA 3D») существует возможность просмотра сетки связных и несвязных частиц. Также применяется различная цветовая раскраска частиц и векторов: по материалам, по принадлежности к блокам, по значению (в случае векторной величины). При наличии информации о связях между соседними частицами (например, в результатах системы моделирования методом подвижных клеточных автоматов «MCA 3D») существует возможность просмотра сетки связных и несвязных частиц. Просмотр распределения значений скоростей 11

Возможности «Analyzer 3D» Просмотр траекторий движения частиц. На рисунке справа выполнено сечение, таким образом что видимым остался только один слой частиц. Просмотр траекторий движения частиц. На рисунке справа выполнено сечение, таким образом что видимым остался только один слой частиц. 12

Сейчас «Analyzer 3D» работает с форматами данных «lammps» и «MCA 3D», но его можно использовать для просмотра любых трёхмерных моделей состоящих из набора частиц. Интерфейс использует свободно распространяемые библиотеки Qt3 и OpenGL. Они являются кросс-платформенными, что позволяет использовать «Analyzer 3D» в операционных системах Linux и Windows. Благодаря OpenGL на данный момент приложение способно работать с моделями содержащими большое число частиц (более миллиона) на персональном компьютере средней производительности. Данное приложения широко применяется при обработке результатов систем моделирования методами подвижных клеточных автоматов («MCA 3D») и молекулярной динамики («Monster MD»). Сейчас «Analyzer 3D» работает с форматами данных «lammps» и «MCA 3D», но его можно использовать для просмотра любых трёхмерных моделей состоящих из набора частиц. Интерфейс использует свободно распространяемые библиотеки Qt3 и OpenGL. Они являются кросс-платформенными, что позволяет использовать «Analyzer 3D» в операционных системах Linux и Windows. Благодаря OpenGL на данный момент приложение способно работать с моделями содержащими большое число частиц (более миллиона) на персональном компьютере средней производительности. Данное приложения широко применяется при обработке результатов систем моделирования методами подвижных клеточных автоматов («MCA 3D») и молекулярной динамики («Monster MD»). Заключение 13