Alle Beiträge von Kai Kostack

Strömungssimulation Prototyp-Entwicklungsvideo

Neue Software-Funktionen müssen intensiv getestet werden, um sicherzustellen, dass sie auch zuverlässig funktionieren. Dieses Video ist eine Zusammenstellung von Tests aus der frühen Entwicklungsgeschichte des Air-Drag-Pressure-Features für den Blender Fracture Modifier. Ursprünglich entwickelt für die Simulation des gesunkenen U-Boots ARA San Juan (https://youtu.be/QLf_yD-lpF0), kann dieses Tool aber generell zur Simulation des Strömungswiderstands für alle Arten von physikalischen Medien verwendet werden.

Simulation des U-Boots ARA San Juan (Implosion + Sinken)

Dies ist eine Struktursimulation der letzten Momente des U-Boots aus Argentinien, das durch sein spurloses Verschwinden im letzten Jahr (2017) bekannt geworden ist. Die Simulation macht sich neuen Programmcode zu Nutze, der Strömungswiderstand und Druck von Wasser berechnet, um die auf den Druckkörper einwirkenden Kräfte zu reproduzieren. Physikalische Parameter wie Maßstab, Masse, Druck und Dichte des Wassers entsprechend der Realität.

Das Modell selbst war jedoch so komplex, dass Abstriche bei der Diskretisierungsdichte in Kauf genommen wurden, um die Simulationszeiten im Rahmen zu halten. Während Volumen und Kontaktflächen der einzelnen Elemente immer noch aus der Geometrie heraus korrekt berechnet werden, kann das Verschmelzen mehrerer Strukturelemente nur als Annäherung an die reale Welt gesehen werden und demzufolge sind Abweichungen zu erwarten. Die Ergebnisse sind im wissenschaftlichen Sinne mit Vorsicht zu genießen.

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