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Stochastic structural analysis for context-aware design and fabrication

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作者
Timothy R. Langlois,Ariel Shamir,Daniel Dror,Wojciech Matusik,David Levin
出处
期刊:ACM Transactions on Graphics [Association for Computing Machinery]
卷期号:35 (6): 1-13 被引量:28
标识
DOI:10.1145/2980179.2982436
摘要

In this paper we propose failure probabilities as a semantically and mechanically meaningful measure of object fragility. We present a stochastic finite element method which exploits fast rigid body simulation and reduced-space approaches to compute spatially varying failure probabilities. We use an explicit rigid body simulation to emulate the real-world loading conditions an object might experience, including persistent and transient frictional contact, while allowing us to combine several such scenarios together. Thus, our estimates better reflect real-world failure modes than previous methods. We validate our results using a series of real-world tests. Finally, we show how to embed failure probabilities into a stress constrained topology optimization which we use to design objects such as weight bearing brackets and robust 3D printable objects.
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