Мещерский Задача 6.11
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Курсовой проект по информатике
Исполнитель: Лобанов Илья
Группа: 23604/1
Задача
Решение задачи
<html>
<head> <script src ="http://tm.spbstu.ru/htmlets/Lobanov_I_Y/JS_files/three.js"></script> <script src ="http://tm.spbstu.ru/htmlets/Lobanov_I_Y/JS_files/stats.min.js"></script> <script src ="http://tm.spbstu.ru/htmlets/Lobanov_I_Y/JS_files/OrbitControls.js"></script> <script src ="http://tm.spbstu.ru/htmlets/Lobanov_I_Y/JS_files/dat.gui.js"></script> </head> <body>
<script>
var scene, //Сцена.
camera, //Камера.
renderer; //Рендер.
var LENGTH_AB = 20; //Длина стойки AB.
var RADIUS_RACK = 1; //Радиус стойки.
var statFPS; //Объект, для вывода информации о текущем FPS.
var panelControlOptions; //Объект, через которую изменяется угол альфа и вес груза, а так же возможность отображения усилий.
var panelInfoEffort; //Объект, через который выводим информацию об усилиях.
var gui; //Панель с интерфейсом.
//Стойка AB.
var geometryRackAB, //Геометрическая фигура.
materialRackAB, //Материал.
meshRackAB, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorRackAB = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Стойка BD.
var geometryRackBD, //Геометрическая фигура.
materialRackBD, //Материал.
meshRackBD, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorRackBD = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Стойка BE.
var geometryRackBE, //Геометрическая фигура.
materialRackBE, //Материал.
meshRackBE, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorRackBE = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Стойка AC.
var geometryRackAC, //Геометрическая фигура.
materialRackAC, //Материал.
meshRackAC, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorRackAC = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Шарнир в точке B.
var geometryHingeB, //Геометрическая фигура.
materialHingeB, //Материал.
meshHingeB, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorHingeB = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Шарнир в точке A.
var geometryHingeA, //Геометрическая фигура.
materialHingeA, //Материал.
meshHingeA, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorHingeA = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Шарнир в точке D.
var geometryHingeD, //Геометрическая фигура.
materialHingeD, //Материал.
meshHingeD, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorHingeD = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Шарнир в точке E.
var geometryHingeE, //Геометрическая фигура.
materialHingeE, //Материал.
meshHingeE, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorHingeE = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Трос.
var geometryCableBCP, //Геометрическая фигура.
materialCableBCP, //Материал.
meshCableBCP, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorCableBCP = {color: 0x000000}; //Цвет.
//Наконечник стоки AC.
var geometryEndRackAC, //Геометрическая фигура.
materialEndRackAC, //Материал.
meshEndRackAC, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorEndRackAC = {color: 0x6A5ACD}; //Цвет.
//Груз.
var geometryCargoP, //Геометрическая фигура.
materialCargoP, //Материал.
meshCargoP, //Объект сцены (на геом. фигуру накладываем материал).
colorCargoP = {color: 0xFF4500}; //Цвет.
//Вектор усилия опоры AB.
var vectorEffortAB, //Вектор.
colorEffortAB = 0xFF0000; //Цвет.
//Вектор усилия опоры BD.
var vectorEffortBD, //Вектор.
colorEffortBD = 0xFF0000; //Цвет.
//Вектор усилия опоры BE.
var vectorEffortBE, //Вектор.
colorEffortBE = 0xFF0000; //Цвет.
//Функции инициализации, которая создает необходимые объекты. Для работы приложения.
function init() {
scene = new THREE.Scene(); //Создаем сцену.
camera = new THREE.PerspectiveCamera(100, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 100); //Добавляем камеру (точка с которой смотрит на сцену пользователь).
renderer = new THREE.WebGLRenderer(); //Создаем WebGL-рендер.
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); //Задаем размеры рендера.
renderer.setClearColor(0xEEEEEE); //Задем цвет фона (серый цвет).
//renderer.shadowMap.enabled=true;
document.getElementById("WebGL").appendChild(renderer.domElement); //Добавляем рендер на страницу.
//Задаем позицию камеры.
camera.position.x = 0;
camera.position.y = 0;
camera.position.z = 40;
camera.lookAt(0, 0, 0);
axes = new THREE.AxisHelper(50); //Создаем оси координат.
scene.add(axes); //Добавляем оси координат на сцену.
control = new THREE.OrbitControls(camera,renderer.domElement); //Добавляем управление мышью (маштаб и ракурс обзора).
//Создали объект через который меняем угол альфа и вес груза, а так же отображение усилий.
panelControlOptions = new function() {
this.alpha = 0.0; //Угол альфа.
this.weightP = 10.0; //Вес груза.
this.visibleEffort = true; //Отображения усилий.
}
//Создали объект, через который выводим информацию об усилиях.
panelInfoEffort = new function() {
this.Sbd = '0';
this.Sbe = '0';
this.Sab = '0';
}
gui = new dat.GUI(); //Создали панель.
//Добавили на панель возможность изменять угол. При изменения вызывается функция перерисовки сцены.
gui.add(panelControlOptions, 'alpha', -90, 90).onChange(redrawCraneElements);
//Добавили на панель возможность изменять вес груза. При изменения вызывается функция перерисовки сцены.
gui.add(panelControlOptions, 'weightP', 1, 100).onChange(redrawCraneElements);
//Добавили на панель возможность показа/скрытия усилий. При изменения вызывается функция перерисовки сцены.
gui.add(panelControlOptions, 'visibleEffort').onChange(redrawCraneElements);
//Добавили на панель вывод усилий стоек.
gui.add(panelInfoEffort, 'Sbd').listen();
gui.add(panelInfoEffort, 'Sbe').listen();
gui.add(panelInfoEffort, 'Sab').listen();
drawStaticCraneElements(); //Добавление статичных элементов крана на сцену.
drawDynamicCraneElements(); //Добавление динамических элементов крана на сцену.
statFPS = initStatFPS();
render(); //Отрисовываем сцену.
//Повешали обработчик на событие: изменение размеров окна.
window.addEventListener('resize',changeSizeWindow,false);
}
//Функция добавления статичный элементов крана на сцену.
function drawStaticCraneElements() {
//Создаем стойку AB.
geometryRackAB = new THREE.CylinderGeometry(RADIUS_RACK, RADIUS_RACK, LENGTH_AB, 32); //Создаем фигуру (цилиндр).
materialRackAB = new THREE.MeshBasicMaterial(colorRackAB); //Создаем материал.
meshRackAB = new THREE.Mesh(geometryRackAB, materialRackAB); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра стойки.
meshRackAB.position.x = 0;
meshRackAB.position.y = LENGTH_AB / 2;
meshRackAB.position.z = 0;
//Помещаем стойку на сцену.
scene.add(meshRackAB);
//Создаем стойку BD.
geometryRackBD = new THREE.CylinderGeometry(RADIUS_RACK, RADIUS_RACK, Math.sqrt(2) * LENGTH_AB, 32); //Создаем фигуру (цилиндр).
materialRackBD = new THREE.MeshBasicMaterial(colorRackBD); //Создаем материал.
meshRackBD = new THREE.Mesh(geometryRackBD, materialRackBD); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра стойки.
meshRackBD.position.x = -Math.cos(Math.PI / 4) * (LENGTH_AB / 2);
meshRackBD.position.y = LENGTH_AB / 2;
meshRackBD.position.z = Math.sin(Math.PI / 4) * (LENGTH_AB / 2);
//Задаем углы поворота стойки.
meshRackBD.rotation.y = Math.PI / 4;
meshRackBD.rotation.z = -Math.PI / 4;
//Помещаем стойку на сцену.
scene.add(meshRackBD);
//Создаем стойку BE.
geometryRackBE = new THREE.CylinderGeometry(RADIUS_RACK, RADIUS_RACK, Math.sqrt(2) * LENGTH_AB, 32); //Создаем фигуру (цилиндр).
materialRackBE = new THREE.MeshBasicMaterial(colorRackBE); //Создаем материал.
meshRackBE = new THREE.Mesh(geometryRackBE, materialRackBE); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра стойки.
meshRackBE.position.x = -Math.cos(Math.PI / 4) * (LENGTH_AB / 2);
meshRackBE.position.y = LENGTH_AB / 2;
meshRackBE.position.z = -Math.sin(Math.PI / 4) * (LENGTH_AB / 2);
//Задаем углы поворота стойки.
meshRackBE.rotation.y = -Math.PI / 4;
meshRackBE.rotation.z = -Math.PI / 4;
//Помещаем стойку на сцену.
scene.add(meshRackBE);
//Создаем шарнир в точке B.
geometryHingeB = new THREE.SphereGeometry(RADIUS_RACK, 32, 32); //Создаем фигуру (сфера).
materialHingeB = new THREE.MeshBasicMaterial(colorHingeB); //Создаем материал.
meshHingeB = new THREE.Mesh(geometryHingeB, materialHingeB); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра шарнира.
meshHingeB.position.y = LENGTH_AB;
//Помещаем шарнир на сцену.
scene.add(meshHingeB);
//Создаем шарнир в точке A.
geometryHingeA = new THREE.SphereGeometry(RADIUS_RACK, 32, 32); //Создаем фигуру (сфера).
materialHingeA = new THREE.MeshBasicMaterial(colorHingeA); //Создаем материал.
meshHingeA = new THREE.Mesh(geometryHingeA, materialHingeA); //Создаем объект сцены.
//Помещаем шарнир на сцену.
scene.add(meshHingeA);
//Создаем шарнир в точке D.
geometryHingeD = new THREE.SphereGeometry(RADIUS_RACK, 32, 32); //Создаем фигуру (сфера).
materialHingeD = new THREE.MeshBasicMaterial(colorHingeD); //Создаем материал.
meshHingeD = new THREE.Mesh(geometryHingeD, materialHingeD); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра шарнира.
meshHingeD.position.x = -LENGTH_AB * Math.cos(Math.PI / 4);
meshHingeD.position.z = LENGTH_AB * Math.sin(Math.PI / 4);
//Помещаем шарнир на сцену.
scene.add(meshHingeD);
//Создаем шарнир в точке E.
geometryHingeE = new THREE.SphereGeometry(RADIUS_RACK, 32, 32); //Создаем фигуру (сфера).
materialHingeE = new THREE.MeshBasicMaterial(colorHingeE); //Создаем материал.
meshHingeE = new THREE.Mesh(geometryHingeE, materialHingeE); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра шарнира.
meshHingeE.position.x = -LENGTH_AB * Math.cos(Math.PI / 4);
meshHingeE.position.z = -LENGTH_AB * Math.sin(Math.PI / 4);
//Помещаем шарнир на сцену.
scene.add(meshHingeE);
renderer.render(scene, camera); //Рендинг сцены.
}
//Функция добавления динамичных элементов крана на сцену.
function drawDynamicCraneElements() {
var ALPHA = panelControlOptions.alpha / 180 * Math.PI; //Получаем текущие значение угла альфа.
var WEIGHT_P = panelControlOptions.weightP; //Получаем текущий вес груза.
//Вычисляем усилия стоек.
panelInfoEffort.Sbd = WEIGHT_P * (Math.cos(ALPHA) - Math.sin(ALPHA));
panelInfoEffort.Sbe = WEIGHT_P * (Math.cos(ALPHA) + Math.sin(ALPHA));
panelInfoEffort.Sab = -WEIGHT_P * Math.sqrt(2) * Math.cos(ALPHA);
//Создаем стойку AC.
geometryRackAC = new THREE.CylinderGeometry(RADIUS_RACK, RADIUS_RACK, Math.sqrt(2) * LENGTH_AB, 32); //Создаем фигуру (цилиндр).
materialRackAC = new THREE.MeshBasicMaterial(colorRackAC); //Создаем материал.
meshRackAC = new THREE.Mesh(geometryRackAC, materialRackAC); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра стойки.
meshRackAC.position.x = Math.cos(ALPHA) * (LENGTH_AB / 2);
meshRackAC.position.y = LENGTH_AB / 2;
meshRackAC.position.z = -Math.sin(ALPHA) * (LENGTH_AB / 2);
//Задаем углы поворота стойки.
meshRackAC.rotation.y = ALPHA;
meshRackAC.rotation.z = -Math.PI / 4;
//Помещаем стойку на сцену.
scene.add(meshRackAC);
//Создаем тросс через точку B, C и P.
geometryCableBCP = new THREE.Geometry(); //Создаем пустую геом. фигура.
//Добавляем в фигуру 3 точки.
geometryCableBCP.vertices.push(
new THREE.Vector3(0, LENGTH_AB + RADIUS_RACK, 0), //Точка B.
new THREE.Vector3(Math.cos(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK), LENGTH_AB + RADIUS_RACK, -Math.sin(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK)), //Точка C.
new THREE.Vector3(Math.cos(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK), LENGTH_AB / 2, -Math.sin(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK))); //Точка P.
materialCableBCP = new THREE.LineBasicMaterial(colorCableBCP); //Создаем материал.
meshCableBCP = new THREE.Line(geometryCableBCP, materialCableBCP); //Создаем объект сцены.
scene.add(meshCableBCP); //Помещаем кабель на сцену.
//Создаем наконечник стойки AC.
geometryEndRackAC = new THREE.SphereGeometry(RADIUS_RACK, 32, 32); //Создаем фигуру (сфера).
materialEndRackAC = new THREE.MeshBasicMaterial(colorEndRackAC); //Создаем материал.
meshEndRackAC = new THREE.Mesh(geometryEndRackAC, materialEndRackAC); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра наконечника.
meshEndRackAC.position.x = Math.cos(ALPHA) * LENGTH_AB;
meshEndRackAC.position.y = LENGTH_AB;
meshEndRackAC.position.z = -Math.sin(ALPHA) * LENGTH_AB;
scene.add(meshEndRackAC); //Помещаем наконечник на сцену.
//Создаем груз.
geometryCargoP = new THREE.BoxGeometry(4, 2, 4); //Создаем фигуру (параллелипипед.).
materialCargoP = new THREE.MeshBasicMaterial(colorCargoP); //Создаем материал.
meshCargoP = new THREE.Mesh(geometryCargoP, materialCargoP); //Создаем объект сцены.
//Задаем положение центра груза.
meshCargoP.position.x = Math.cos(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK);
meshCargoP.position.y = LENGTH_AB / 2;
meshCargoP.position.z = -Math.sin(ALPHA) * (LENGTH_AB + RADIUS_RACK);
scene.add(meshCargoP); //Помещаем груз на сцену.
//Если вектора усилий нужно отображать.
if(panelControlOptions.visibleEffort == true) {
var tmp = -WEIGHT_P * Math.sqrt(2) * Math.cos(ALPHA); //Усилие на стойку AB.
//Создаем вектор усилия стойки AB.
vectorEffortAB = new THREE.ArrowHelper(
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? -1 : 0, 0), //Направление.
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? (-LENGTH_AB / 2) : (LENGTH_AB / 2), 0), //Координата начала (относительно центра стойки).
Math.abs(tmp), //Длина.
colorEffortAB //Цвет.
);
meshRackAB.add(vectorEffortAB); //Добавляем вектор усилия к стойке AB.
var tmp = WEIGHT_P * (Math.cos(ALPHA) - Math.sin(ALPHA)); //Усилие на стойку BD.
//Создаем вектор усилия стойки BD.
vectorEffortBD = new THREE.ArrowHelper(
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? -1 : 1, 0), //Направление.
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? -(Math.sqrt(2) * LENGTH_AB / 2) : (Math.sqrt(2) * LENGTH_AB / 2), 0), //Координата начала (относительно центра стойки).
Math.abs(tmp), //Длина.
colorEffortBD //Цвет.
);
meshRackBD.add(vectorEffortBD); //Добавляем вектор усилия к стойке BD.
var tmp = WEIGHT_P * (Math.cos(ALPHA) + Math.sin(ALPHA)); //Усилие на стойку BE.
//Создаем вектор усилия стойки BE.
vectorEffortBE = new THREE.ArrowHelper(
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? -1 : 1, 0), //Направление.
new THREE.Vector3(0, (tmp < 0) ? -(Math.sqrt(2) * LENGTH_AB / 2) : (Math.sqrt(2) * LENGTH_AB / 2), 0), //Координата начала (относительно центра стойки).
Math.abs(tmp), //Длина.
colorEffortBE //Цвет.
);
meshRackBE.add(vectorEffortBE); //Добавляем вектор усилия к стойке BE.
} else {
vectorEffortAB = null;
vectorEffortBD = null;
vectorEffortBE = null;
}
renderer.render(scene, camera); //Рендинг сцены.
}
//Функция перерисовки элементов крана на сцене.
function redrawCraneElements() {
//Удаляем динамические элементы со сцены.
scene.remove(meshRackAC); //Удаление стойки AC.
scene.remove(meshCableBCP); //Удаление троса.
scene.remove(meshEndRackAC); //Удаление наконечника стойки AC.
scene.remove(meshCargoP); //Удаление груза.
if (vectorEffortAB != null) meshRackAB.remove(vectorEffortAB); //Удалили вектор усилия со стойки AB.
if (vectorEffortBD != null) meshRackBD.remove(vectorEffortBD); //Удалили вектор усилия со стойки BD.
if (vectorEffortBE != null) meshRackBE.remove(vectorEffortBE); //Удалили вектор усилия со стойки BE.
//Добавляем динамические элементы на сцену.
drawDynamicCraneElements();
}
//Функция рендеринга, вызывается браузером через равные интервалы времени, для
//перерисовки сцены.
function render() {
statFPS.update();
requestAnimationFrame(render); //Вызвать эту же функцию для рендинга в следующий момент времени (момент времени зависит от браузера).
renderer.render(scene, camera); //Рендинг сцены.
}
//Функция, которая вызывается, когда был изменен размер окна.
function changeSizeWindow() {
camera.aspect=window.innerWidth/window.innerHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
renderer.setSize(window.innerWidth,window.innerHeight);
}
//Функция, которая создает объект: для отображения FPS.
function initStatFPS()
{
var stats=new Stats();
stats.setMode(0);
stats.domElement.style.position='0px';
stats.domElement.style.left='0px';
stats.domElement.style.top='0px';
document.getElementById("Stats-output").appendChild(stats.domElement);
return stats;
}
window.onload = init;
</script>
</body>
</html>
