形變體仿真是基于物理的仿真方法中非常重要的分支,在虛擬現(xiàn)實、影視動畫、游戲等相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛�，F(xiàn)有的形變體仿真領(lǐng)域在材料的選擇、形變效果、數(shù)值求解方法以及效率等各方面已經(jīng)取得一定的研究成果。本文主要從形變體材料選擇方面考慮模擬更復(fù)雜的非均質(zhì)材料、基于樣例的材料;從數(shù)值模擬方法方面利用物質(zhì)點(diǎn)法和有限元法;擴(kuò)展了物質(zhì)點(diǎn)法的模擬范圍,加快了利用有限元法模擬具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的樣例材料的仿真效率。在基于物理的仿真領(lǐng)域,近幾年流行的物質(zhì)點(diǎn)法已經(jīng)成為一種越來越重要的仿真方法,但物質(zhì)點(diǎn)法對于模擬形變體尤其是自然界普遍存在的非均質(zhì)材料還存在一些不足。當(dāng)模擬非均質(zhì)材料時,同一網(wǎng)格內(nèi)部包含多種材料的粒子,由于背景網(wǎng)格與粒子之間的插值只考慮粒子的幾何位置而不包含物質(zhì)屬性信息,導(dǎo)致不同屬性的粒子在網(wǎng)格內(nèi)部表現(xiàn)為“平均化”的運(yùn)動趨勢。為了彌補(bǔ)這一不足,本文提出了一種模擬非均質(zhì)彈性材料的仿真方法。在預(yù)處理過程中將仿真物體離散表示成粒子,針對不同屬性粒子的分布,建立物質(zhì)邊界并確定邊界粒子,仿真過程中動態(tài)更新邊界粒子的位置;并提出引入粒子影響域,區(qū)分網(wǎng)格內(nèi)部具有不同屬性的粒子,增加網(wǎng)格內(nèi)部計算自由度;根據(jù)物質(zhì)邊界粒子的... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

仿真在影視領(lǐng)域的應(yīng)用

制作的效果以及后期制作的周期都有著重要的意義。a) 《冰雪奇緣》雪的模擬[1]b) 《瘋狂動物城》毛發(fā)模擬[2]圖 1-1 仿真在影視領(lǐng)域的應(yīng)用Fig. 1-1 The simulation applications in movies維游戲。時間效率是阻礙基于物理的仿真方法在游戲領(lǐng)域應(yīng)用的最物理真實的形變體仿真必然帶來時間成本的開銷。目前在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用最廣的還是質(zhì)點(diǎn)彈簧系統(tǒng)以及基于位置的動力學(xué)等能夠達(dá)到實時法，雖然沒有完全達(dá)到物理真實的效果，但從一定程度上展現(xiàn)形變體相信隨著硬件技術(shù)的更新?lián)Q代以及仿真技術(shù)的提高，更真實的模擬手的應(yīng)用會越來越廣泛。如圖 1-2 所示為仿真方法在兩款游戲產(chǎn)品中的

第 1 章 緒 論(3) 虛擬醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。隨著力觸覺反饋設(shè)備的應(yīng)用以及虛擬仿真平臺的，物理仿真方法在虛擬醫(yī)學(xué)、虛擬制造、虛擬駕駛等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛對虛擬仿真技術(shù)的需求，促進(jìn)了越來越多的研究人員對仿真方法的改進(jìn)和的擴(kuò)展，其中虛擬外科手術(shù)是基于物理的模擬技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用含流體的仿真也包含模擬肝臟、肌肉、纖維等非均質(zhì)、各向異性材料的仿域是近幾年仿真領(lǐng)域面向應(yīng)用的研究熱點(diǎn)之一。借助虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)以配等工程仿真系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)人員可以在虛擬設(shè)備和環(huán)境中學(xué)習(xí)如何進(jìn)行操應(yīng)對突發(fā)狀況的能力，具有非常重要的實用價值。如圖 1-3 所示，展示腿部后血液流動模型以及血液從管道里流出的仿真實驗。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)字幾何處理中Laplace-Beltrami算子的離散化理論與應(yīng)用研究綜述[J]. 范典,劉永進(jìn),賀英.  計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2015(04)
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本文編號：3296531