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Wie Sand realistisch simuliert werden könnte

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©Afp, APA, VALERY HACHE
Sand und sein Verhalten in großem Maßstab zu simulieren und grafisch realistisch darzustellen, ist eine schwierige Aufgabe. Die Körner können unterschiedliche Form, Größe, Position und Reaktion auf physikalische Kräfte aufweisen, weshalb die Berechnung von Wechselwirkungen auch leistungsstarke Computer rasch überfordern würde. Forscher am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg (NÖ) haben nun als Kompromiss die Form herausgegriffen und deren Auswirkungen auf Fließeigenschaften und Widerstandsfähigkeit untersucht.

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Die Ergebnisse, die zu neuen Computergrafik-Methoden und damit zu effizienteren und kostengünstigen Simulationen führen sollen, wurden im Fachjournal "ACM Transactions on Graphics" veröffentlicht. Ziel sei, realistische digitale Landschaften zu erzeugen - von Lawinen und Felsstürzen bis zu Wüstenwelten in Kino-Filmen.

Das Team um ISTA-Professor Chris Wojtan konnte zeigen, dass winzige geometrische Veränderungen der Körner das Verhalten eines Sandhaufens stark beeinflussen, heißt es in einer Aussendung. Während glatte Kugeln leicht aneinander vorbeigleiten, bilden "Hexapod" genannte Körner mit sechs Beinen Sand, der seine Form gut halten kann. Auf Druck würde er nicht sofort zerfallen, sondern scheinbar "zurückdrücken". Körner mit zwölf fangzahnartigen Fortsätzen ("Dodecafangs"), die sich stark ineinander verhaken können, seien noch robuster. Zudem wurde ein algorithmischer Werkzeugkasten entwickelt, mit dem auch andere Forschende untersuchen können, wie bestimmte Kornformen das Verhalten von Sand in grafischen Simulationen beeinflussen. Man liefere in der aktuellen Arbeit auch Gestaltungsrichtlinien für künftige Werkzeuge zur Modellierung von Sand, so Erstautor Yi-Lu Chen, PhD-Student in der Wojtan Gruppe.

Service: https://doi.org/10.1145/3763344

Drivers compete during Stage 8 of the Dakar Rally 2025, between Al Duwadimi and Riyadh, Saudi Arabia, on January 13, 2025. (Photo by Valery HACHE / AFP)

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