基于GPU加速的非流形面的柔性体体模型生成系统

发布时间：2020-04-12 03:06

【摘要】：采用传统的体模型生成方法对非流形的面网格模型创建体模型时容易产生表面破损。本文提出一套由任意的三角面模型生成体模型的系统方案,对输入的三角网格模型不做任何限制,能够处理包括非流形的、无定向的以及三角形汤模型。本文方法可以有效避免表面破损问题,适用于柔性体的变形和切割仿真。柔性体体模型(以下简称柔性体模型)是由链接和六面体体素组成。通过采用基于八叉树的变形切割算法,对柔性体模型进行实际的切割测试验证了本文方法的有效性与健壮性。具体的研究工作分为以下几个方面:(1)因为由非流形表面所限定的体模型边界在数学上是无定义的,提出在预处理阶段,采用距离场与保证拓扑流形的等值面提取算法(流形移动立方体算法或流形双轮廓算法)将原始模型表面转化为贴近原模型的封闭流形表面。(2)符号距离场的计算与表面重构过程往往非常耗时。针对耗时问题,结合GPU的图形绘制流水线以及OpenCL并行编程框架的优势,对GPU加速的距离场扫描转换方法进一步改进。本文的距离场算法适用于任意三角网格模型,比基于维诺图思想的特征扫描转化算法适用范围更广,而相比基于空间分割的多线程算法效率可提高10-12倍。(3)利用GPU加速技术改进了保证拓扑流形的等值面提取算法,进一步的提高了将原始模型表面转化为封闭流形表面的整体效率,并降低了内存消耗。(4)预处理过后,依次实现体素化、重构表面等过程并生成用于变形计算的八叉树,完成柔性体体模型的构建。本文的体素化算法,也可直接用于某些含有轻微裂痕和微小孔洞的非流形表面,从而可为这类模型省去预处理的时间。
【图文】：

图 1.2 柔性体模型总体架构示意图被称为体素（voxel）的六面体单元和连接于表述物体模型内部的连接性。链接具有“体表面相交的链接以及在仿真过程中与切

下 7 种情况[29]，如图 2.1 所示。的距离 d 等于向量长度|| Q -P ||。最近的点是点 B。同理，当点 Q最近的点是点 A（C）。当点 Q 距离最近。同理，，当点 Q 位于（BC）距离最近。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP332;TP391.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘姝含;朱战霞;;柔性体飞翼无人机着舰动力学仿真研究[J];计算机仿真;2017年04期

2 金晶;张振山;熊鑫;;多柔性体系统振动问题分析研究[J];噪声与振动控制;2011年06期

3 王思莹;尹协振;;模拟运动流体中柔性体耦合振动的数值方法[J];科学通报;2010年30期

4 吴宏;王勇;;柔性体的有限质点模型弹道计算研究[J];弹箭与制导学报;2006年03期

5 刘红军;张庆飞;;基于ADAMS的柔性体并联机构的变形及振动仿真分析[J];制造业自动化;2012年01期

6 杨剑锋;文立华;;热动力发动机柔性体动力学仿真分析[J];科学技术与工程;2010年12期

7 管欣;申军烽;管仁梅;詹军;;鼓式制动器多柔性体ADAMS建模与仿真[J];汽车技术;2007年10期

8 方艳红;吴斌;杨正宜;;柔性体力触觉形变模型研究[J];计算机工程与应用;2012年14期

9 方艳红;吴斌;杨正宜;;虚拟柔性体实时形变仿真模型研究[J];计算机工程与设计;2012年07期

10 周岩;肖世富;;刚体碰撞约束柔性体局部撞击载荷特征分析[J];包装工程;2019年13期

相关会议论文 前10条

1 侯炜;刘红领;张林波;张德超;;基于衬套的准柔性体离散化建模方法研究[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年

2 杨建森;李欣;魏广岩;;柔性体车身对虚拟试验场仿真结果的影响[A];2019中国汽车工程学会年会论文集（5）[C];2019年

3 王罗浩;谢春梅;黄伟希;;流体-柔性体耦合的投影式浸没边界法[A];北京力学会第二十四届学术年会会议论文集[C];2018年

4 庄琼倩;李强;张雷;;基于ADAMS柔性体建模及应用研究[A];第九届全国多体系统动力学暨第四届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集[C];2015年

5 孙德巍;刘铖;胡海岩;;基于mortar有限元方法的柔性体接触动力学研究[A];第十届全国多体动力学与控制暨第五届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集[C];2017年

6 姚纳新;郭爱民;李永俊;邓云飞;曾亮;;飞行器柔性电缆等效梁单元建模分析方法[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集（A）[C];2017年

7 孙守光;李强;王文静;毛娟;;柔性构架的动应力仿真[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年

8 王士召;何国威;张星;;柔性体涡诱导振荡的流固耦合模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

9 郭爱民;刘维玮;张涛;姚世东;吴迪;;舵面传动机构多体动力学建模中的坐标系重合方法[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集（A）[C];2017年

10 王照林;李俊峰;;航天器充液复杂系统晃动动力学与控制[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

相关重要报纸文章 前1条

1 王惜纯;让墙壁呼吸自如[N];中国质量报;2006年

相关博士学位论文 前9条

1 李嗣旺;基于物理的柔性体运动编辑技术[D];浙江大学;2015年

2 方艳红;虚拟现实中柔性体力触觉渲染研究[D];中国工程物理研究院;2012年

3 刘铸永;刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究[D];上海交通大学;2008年

4 谢芳芳;柔性体流致振动的数值模拟研究[D];浙江大学;2013年

5 贾来兵;二维流场中板状柔性体与流体相互作用的研究[D];中国科学技术大学;2009年

6 王文;柔性梁杆结构多次碰撞瞬态响应动态子结构方法的研究[D];南京理工大学;2014年

7 王思莹;柔性体与流体耦合运动的数值模拟和实验研究[D];中国科学技术大学;2010年

8 陈阳;基于粘弹性材料的柔性卫星隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 石怀龙;铁道车辆刚柔耦合系统振动研究[D];西南交通大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈金;弹性预紧约束下陀螺柔性体结构动力学研究[D];南京航空航天大学;2019年

2 杨康;基于深度学习的线状柔性体拓扑状态识别方法[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 张成翊;水下细长柔性体端对端的运动响应研究[D];上海交通大学;2018年

4 王吉强;基于GPU加速的非流形面的柔性体体模型生成系统[D];青岛大学;2019年

5 周岩;中低速物体碰撞的载荷特征分析[D];中国工程物理研究院;2019年

6 李孟原;无标记面状柔性变形体的变形跟踪与操作[D];哈尔滨工业大学;2019年

7 吕宇翔;基于光纤布拉格光栅的柔性体形变感知网络设计与研究[D];山东大学;2019年

8 许家诚;气缸柔性体动力学及其仿真分析[D];华南理工大学;2018年

9 魏恒;均匀来流中柔性体流固耦合数值模拟[D];中国科学技术大学;2018年

10 崔靖渝;基于IB-LBM的气流—纤维耦合运动数值模拟[D];浙江理工大学;2017年

本文编号：2624198