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基于弹簧-质点模型的织物仿真算法及其性能分析_论文

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维普资讯 http://www.cqvip.com 20 年 圮代勃织校 第 3 07   期  研究报告 一   基 于弹 簧一 质 点模 型 的织 物仿 真 算 法及 其性 能分 析  赵  龙 。兰  伟  ( 汉 科技 学 院计 算 机 科 学 学 院 ,武 汉 武 407 ) 304  摘 要 : 目前 织 物 仿 真 系 统基 本 上 都 是 以弹 簧 一 质 点 模 型 为基 础 。根 据 织 物 内部 结 构 和 外 部受 力 的特 点 ,   建 立 物 理模 型 ,计 算 模 型 在 没有 碰 撞 的情 况 下 ,动 态 的 模 拟 织 物 从 非 * 衡 的 受 力 状 态 到* 衡 的 受 力 状 态 之  间 的全 过 程 。文 章 首 先 分 析 了 几 种 常 用 织 物 仿 真 算 法 如 E l 算 法 、Mdo t 法 和 4阶 R ne ua算 法 , ur e i i算 pn ug. t K t   然 后 对 各 种算 法 的织 物 仿 真 性 能 进行 了分 析 和 比较 。   关 键 词 :粒 子 系 统 ;弹 簧一 质点 模 型 ;织 物 仿 真 ;E l 算 法 ;Mi i 算 法 ;R neK t 法  ur e d n o p t u g.ut 算 中图 分 类 号 :T 15 1 S0 .1 文 献 标 识 码 :B 文章 编 号 :10 —25 (0 7 3— 06— 3     09 6X 2o )0 00 0  Th   g rt m   n   t  o e t An l sso   oh  i u ai n  s d o   prn - a sM o l e Alo ih a d Is Pr p ry  a y i  f Cl t S m lto Ba e   n S i g M s  de  Z O  凡 HA g, L N  i A We  ( e t fC m ue cec & eh ooy Wu nIs tt o  in e eh oo , Wu n Hu e,4 0 7 ) D p .o  o p trS ine T c n lg , Ha  ntue fS e c&T c n lg i   c y Ha , B i 304  Ab ta t Mo tClt i lto   yt ms ae b s d o   h   p n — s  d la  r sn . Ac o d n  o sr c : s  oh smu ain s se   r  ae   n te s r g ma smo e  tp e e t i c r ig t  t eitr a  oc   n   xe a  oc  o h   lt h  nen l fre a d e tr l fre fte coh, t e p y ia  d e  s b i . W ih t i  d l te n h   h sc mo l i  ul l t t  h s mo e , h   d n mi i lto   rc s  fte coh f m  o — aa c a l tt o b ln e be sae C   e c mp td y a c smuain p o e so h   lt  r o n n b ln e b e sae t  a a c a l tt  a b   o ue   n wh n c l so sa en th p e e e   ol in  r  o  a p n d. S mec mmo   g rt s  o  lt i lto   u h a   lr Mip it i o  o n a o hm frco smuain s c   sEue . l i h d on  a d4 o e   u g — u t  r  aye   d t e   r p r e   r  o p r d i  e p p r  n     r rR n e K t ae a l s d a  h i p o t sae c m ae   t   a . d a n n r e i n h e Ke   r s P r c   y tm; S r gma smo e ; C oh sm lt n E l ;Mi p i t Ru g — u t  y wo d : at l ss ie e p n - s d l lt  i u ai ; ue i   o r d on ; ne k t a 子表 示 ,这样 就 可 以把 每个 网络单元 的质量浓缩 到  0 引  言    每个 粒子 中去 ,分 别如 图 1 图 2所 示 。 、   基 于物理模 拟 的织 物仿 真是计算 机 图形 学 的研  究 重点 之一 。 由于织 物非线 性应力 形变关 系 ,使 得  对于每 一个 粒子而 言 ,其 运 动速度 和运动方 向   取决 于它 所受 内力和外 力 的总和 。也就 是说 ,粒 子  织物 的模 拟较一 般物 体复杂 。 目前 比较有代 表性 的  织物仿 真模 型包括 Tr pu s 和 C r n 等为 主  e ool 等 z o a ga in 的弹性 体 模 型 ,以 Ben和 E rra t 代 表 的 粒  r e be r 为 hd 子模 型 ,以及 有 限元模型 和有 限体 的模 型等 。 由于  弹性 体模型计 算量 比较复杂 ,不 能满足 实时性 的要  之 间的 内力 ( 如粒子 之 间的弯 曲力 ,吸 引力 和徘斥  力等 ) 和外 力 ( 如风力 ,重力 ,以及用 户对物 体施  加 的力等 )决定 了粒子 在 一段 时 间 步长 △£ 的运 动  状 态 。对 这些 状态进 行时 间上 的积分 ,就可 以模拟  出织物 的运动 状态 。   求 ;有 限元模 型 和有



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