基于改进的质点弹簧模型多材质物体形变仿真研究

发布时间：2023-04-30 04:52

　　物体形变仿真技术是计算机图形学领域中的一个重要研究方向。物体形变仿真技术研究的关键在于既要提高形变模型的精确度,又要提高形变模型计算效率,还要保持形变模型的稳定性。在众多形变模型中,质点弹簧模型以其计算简单、建模方便、实时性较高等特点受到许多学者的热爱。但是质点弹簧模型相对于其它仿真模型,有着计算精度不高、不够稳定等问题。为此,本文提出一种基于质点弹簧模型的改进模型,并结合粒子群算法对物体形变进行仿真。首先,对传统质点弹簧模型进行详细分析,针对传统质点弹簧模型容易产生“失真”、“超弹”等现象进行了改善,为了提高质点弹簧模型的稳定性,本文提出了一种新型弹簧结构“限定弹簧”加入传统质点弹簧模型中。限定弹簧不同于传统质点弹簧模型的弹簧结构,限定弹簧不直接参与力学计算,但是限定弹簧对弹簧两端的两个质点间的长度变化进行约束限定,在保证质点弹簧模型形变稳定的情况下降低系统的时间开销。实验结果表明,限定弹簧能够有效处理质点弹簧模型的超弹失真等现象,确保了模型的稳定性,提高了仿真系统的实时性。然后,对传统质点弹簧模型相对比于其它形变模型存在形变精确度不高的问题进行了研究分析。传统质点弹簧模型弹簧参数往...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于几何的建模方法
        1.2.2 基于物理的建模方法
    1.3 物体形变模拟仿真待解决的问题
    1.4 课题研究目标、内容及创新点
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容与创新点
    1.5 论文结构
第2章 质点弹簧模型系统
    2.1 引言
    2.2 质点弹簧模型
        2.2.1 模型描述
        2.2.2 受力分析
    2.3 运动数值积分计算
        2.3.1 显式积分方法
        2.3.2 隐式积分方法
    2.4 碰撞检测与响应
        2.4.1 碰撞检测
        2.4.2 碰撞响应
    2.5 本章小结
第3章 改进的质点弹簧模型
    3.1 引言
    3.2 限定弹簧
    3.3 形变程度系数
    3.4 算法流程
    3.5 实验结果
        3.5.1 实验环境
        3.5.2 实验设定
        3.5.3 形变仿真
    3.6 本章小结
第4章 基于粒子群算法的多材质物体形变仿真
    4.1 引言
    4.2 粒子群算法
    4.3 有限元分析
    4.4 限定参数设定
    4.5 多材质物体形变仿真
    4.6 实验结果
    4.7 本章小结
第5章 多材质物体形变仿真系统实现
    5.1 引言
    5.2 系统总体框架
    5.3 建立质点弹簧模型
    5.4 模型处理
    5.5 物理仿真
    5.6 渲染
    5.7 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来展望
致谢
参考文献



本文编号：3806459