论文研究-模糊SDG故障诊断方法及其应用.pdf

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首先运用弹簧-质点模型建立布料的面模型,然后对质点进行力的分解以及受力分析并优化。提出逼近的隐式数值积分方法模拟质点的运动轨迹,这解决了显式数值积分方法的不稳定性和小时间间隔的缺点和其他隐式方法计算量大的缺点,这也是实现基于物理模型的布料仿真的关键技术。针对具体碰撞对象采用简单的包围盒方法进行碰撞检测,和利用二分法进行碰撞的处理,大大增加了碰撞处理的逼真效果。实验证明其模拟方法具有稳定性和实用性。
孔川,罗大庸:刈用弹簧质点模型和隐式方法的布料模拟研究 2011,47(9)227 F k=1和k=500时的效果图,图3(e)是本文方法在k=1和k=500 F△+△t2 (.n∈Em+k△t 时的效果图。 这样,避免了费时的逆矩阵求解,进而通过公式(4)、公式(5) 求出质点的下一个状态。n1,n是与i相连的质点个数,并 且数目一般不会太大,这种方法的时间复杂度为On),快于其(a)显示欧拉方法碰撞(b)显示欧拉积分(c)本方法模拟的无风有 他隐式积分方法,并且布料模型的其他参数可以改变,而不用 失真情况(k=5) 方法(k=500)风碰撞的状态(k=500) 额外的费时计算。 碰撞检测及处理 布料模拟中,经常需要碰撞效果,通常都归结为布料与某 (d)预值滤波方法 (e)本文方法 1体的碰撞。目前比较经典的算法有包闱盒层次法、距离 (k=1,500) (k=1,500) 跟踪法和空间剖分法。本文选择球体和平地作为碰撞对象, 图3各种情况下的布料运动状态图 则可以采用简单易行的包围盒检测方法。检测方法是:对于 检测与球休的碰搔来说,比较每个质点与球心的距离d与球半 经过实验可以看出,本文方法可以有较大的时间间隔,通 径r的关系,若d<r,说明发生碰撞,此时需要对碰撞进行处理 过二分法可以很好地处理碰撞事件;并且使用逼近的数值积 否则没有发生碰撞:对于平地来讲,通过检查每个质点是否落分方法大大降低了计算量。 入平地的空间区域内,来判晰是否发生碰撞。下面介绍碰撞 的处理方法。 6结束语 如果使用的是显式欧拉数值积分方法,由于时间间隔很 主要介绍了基于弹簧-质点模型,提出逼近的隐式数值积 小,检测到碰撞后可以直接进行碰撞处理;基于本文使用的是分方式表示质点运动轨迹,避免了费时的逆矩阵求解,大大降 隐式方法,时间间隔比较大,检测到碰撞后不可以直接去处低了计算量,并可取较大的时间间隔;使用包围盒法和二分法 理,因为1时刻到下一时刻可能速度很大,也就是在时刻,质进行碰撞检测和碰撞处理,使得布料的模拟更具真实性。下 点与碰撞体还有很大的距离,为了真实表现碰撞效果,采用了步的工作:本文只考虑了布料与刚体的碰撞情况,而没有考 4对时间间隔分割的方法来减小碰撞前后质点与碰撞体的距虑布料质点之间的碰撞情况,使得布料有时候会发生自交因 离。这里使用二分法检测碰撞处理时刻,方法如下:(1)首先此对此应该做进一步的研究 设置一个小的阀值Δ作为碰撞所容许的误差值,当质点与刚 体的距离小于该阀值时,认为碰撞发生,否则认为碰撞术发参考文献: 的一半从时刻重新开始积分;(3)若+△M2时刻质点仍然与[11 Provot Deformation constraints in a mass-spring model to de. scribe rigid cloth behavior[C)/Proceedings of Graphics Intcrfacc 刚体发生碰撞,则时间间隔取Δ14,再从t时刻重新开始积分, 若未发生碰撞,则以t+△2时刻质点状态时间间隔取Δ/4进 行数值积分;(4使用同样方法重复以上步骤,每次积分都从21 Thingvold JA, Cohen E Physical modeling with B-spline surfac- cs for interactive dcsign and animation[J]. Computcr Graphics 前一次未发生碰撞的质点状态,时间间隔取前一次的一半直 1990,24(2):129-137 到质点位置满足Δ的要求为止。图2为二分法处理碰撞问题 [3] Terzopoulos D, Fleischer KModeling inelastic deformation: Visco- 的流程图。 elasticity, plasticity, fracture[J]. Computer Graphics, 1988, 22(4) △时刻碰撞发生 [4] Breen D E, House D H, Wozny M J Predicting the drape of wo- 取消本次积分,时间间隔减 是 从前一未发生碰撞时刻重新积分 ven cloth using interacting particles[C]/Proc of the 21st Annu al Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques 碰撞是 是不请是A要求否/是否 1994:365-37 处理 结束 碰搔 [5 Groller L, Rau R T, Strasser W Modeling and visualization of knitwear[J]. IEEE Transactions on Visualization and Computer 取消本次积分,时间间隔减一否 Graphics,1995,1(4):302-310 半,从这一时刻重新积分 [G Eberhardt B, Weber A, Strasser WA fast, flexible, particle-system 图2二分法碰撞处理流程图 model for cloth draping.IEEE Computer Graphics and appli- 16(5):52-59 5实验结果与分析 [7 Plath J Realistic modeling of textiles using interacting particle 基于上述方法,在vC++60平台并结合 OpengL图形库 systemlJJ. Computer Graphics, 2000, 24(6): 897-90 对布料进行模拟。实验屮,碰撞对象是一个球体和平地两 8]钟跃崎,王善元基于粒子系统的织物仿真模拟门计算机铺助设 三维刚体对象,碰撞效果如图3(c)所示。图3(b)是显示积分 计与图形学报,2001,13(10):880-885 在k=500的情况下反真失败效果图,图3(d)是预值滤波方法在 (下转232页

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2019-09-11
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