Alle Beiträge von Kai Kostack

Fortgeschrittene Flugzeugcrash-Simulation

Physik ist kompliziert, daher scheren sich viele 3D-Artists auch nicht viel um echten Realismus, Hauptsache, es passiert das, was im Drehbuch steht. Ich habe den Spieß mal umgedreht und versuche mit spezialisierter Software (BCB), echten Materialeigenschaften, Massen und Festigkeiten zu simulieren, wie sich Objekte im wirklichen Leben verhalten würden. Live Action aus dem Computer gewissermaßen.

Es erscheint widersprüchlich, aber bevor man ein 3D-Modell für realistische Zerstörungssimulationen benutzen kann, muss man vorher sicherstellen, dass es ohne äußere Einflüsse auch intakt bleibt. Software-Beschränkungen oder Bugs können das zusätzlich erschweren. Hier ist ein Potpourri aus Fehlschlägen auf dem langen Weg zum Erfolg.

Germanwings-Paper und schlechte Quellenrecherche

Beim Überfliegen eines wissenschaftlichen Papers über den Germanwings-Flugzeugabsturz ist mir heute mein eigenes Video untergekommen, das auch einen Flugzeugabsturz zeigt. Allerdings war der Verweis nicht so wie man denken würde, sondern man hat auf einen Fake News-Beitrag eines Fake Nachrichtenportals verwiesen, wo ein Ausschnitt meines Videos einfach unerlaubt hineingeschnitten war. Und dieses “News-Portal” hat mein Video seinerseits wiederum von Liveleak geklaut, wo es vorher auch bereits ohne meine Erlaubnis hochgeladen worden ist… Da weiss man manchmal gar nicht mehr, ob man nun lachen oder weinen soll.

germanwings-fake

3D-Rekonstruktion der Trümmer der Morandi-Brücke

Für eine geplante Revision der frühen Simulationen der Morandi-Brücke, ist dieses 3D-Modell mittels photogrammetrischer Methoden aus dem vorhandenem Bildmaterial entwickelt worden. Dies wird insbesondere zur Validierung der Simulationsergebnisse von Nutzen sein, kann aber auch für sich genommen schon Rückschlüsse auf den Verlauf zulassen.

Es handelt sich genau genommen um mehrere 3D-Rekonstruktionen, aufgenommen zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Aufräumarbeiten, welche zur besseren Veranschaulichung übereinander geblendet werden. Dadurch kann man einen besseren Eindruck der einzelnen Trümmerschichten bekommen, welche sonst nicht direkt ersichtlich ist.

Ein Überlegung ist auch jene, die Trümmerteile in 3D nachzuformen und per Keyframe-Animation an die entsprechenden Originalpositionen an der intakten Brücke zurückzuführen, um so einen besseren Überblick über die tatsächliche Einsturzdynamik, oder mindestens der Bewegungsrichtungen, zu erhalten.

Verbessert werden könnte dieser Ansatz durch den Einsatz einer Kombination von Rigid Body-Simulation und Keyframe-Animation um überdies Kollisionen zu ermöglichen, obwohl die Trümmerteile trotzdem auf ihre vorgegebenen Endpunkte geführt werden. Allerdings könnte sich das in der Praxis als sehr schwierig erweisen und macht daher intensivere Forschung nötig, könnte aber in Zukunft ein interessanter Ansatz für die Rekonstruktion solch katastrophaler Ereignisse sein.

Einsturzsimulation der Morandi-Brücke

Aus aktuellem Anlass habe ich die Morandi-Brücke simuliert, die vor genau zwei Wochen während eines Unwetters einstürzte. Das Modell ist auf Basis von unvollständigen Plänen entwickelt worden, fehlende Informationen wurden daher geschätzt.

Da der genaue Verlauf des Einsturzes noch ungeklärt ist, habe ich fünf unterschiedliche Versagensmöglichkeiten ausprobiert. Die ersten vier sind jeweils der Abriss eines der Tragseile, was die Brücke aus dem Gleichgewicht gebracht haben könnte. Der letzte Test zeigt eine Überlastung der Brücke, wie es z.B. durch sich ansammelndes Regenwasser auf und/oder innerhalb der Brücke hätte auftreten können.

Anhand der Trümmerbilder sind ggf. Rückschlüsse über den tatsächlichen Verlauf möglich.

Satellitenbild zum Vergleich:

Genoa Bridge Satellite Image

Fahrendes und gleichzeitig zerstörbares Auto

Zum ersten Mal habe ich den Bullet Constraints Builder (BCB) nicht zur Simulation von Gebäudeeinstürzen benutzt, sondern um ein Fahrzeug damit zu simulieren. Das Auto basiert auf dem originalem FEM 3D-Modell des Herstellers für LS-DYNA, somit ist eine authentische Grundstruktur zur Simulation gegeben.

Neu beim BCB ist außerdem, dass nun bereits vorhandene Constraints eines Rigs übernommen werden können und dadurch die Konstruktion von mechanisch beweglichen Teilen wie drehbaren Rädern deutlich vereinfacht wird.

Insbesondere beim Arbeiten mit dem Fracture Modifier (FM), der alle Elemente naturgemäß in ein einzelnes, großes Simulationsobjekt zusammenfasst, gehen vorher vorhandene Constraints normalerweise verloren. Der BCB hingegen erkennt diese Abhängigkeiten und kopiert sie zusätzlich mit in das FM-Objekt.

Der Vortrieb des Fahrzeugs erfolgt durch zwei Motor-Constraints, welche auf drehbaren Achsen die Hinterräder antreiben. (Eigentlich hat dieses Auto Vorderradantrieb, aber wir wollen mal nicht so genau sein. ;)) Alles Weitere passiert dann als Resultat der natürlichen physikalischen Gesetze.