织物动态仿真及碰撞算法的研究

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1、浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：南1箭J签字日期：讪叶年>月I乙日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝婆望墨太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝江壅王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索

2、和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：胡拚签字日期：讪岬年弓月11／日导师签名：女ol雷签字日期：巩l甲年)月fL日浙江理工大学硕士学位论文织物动态仿真及碰撞算法的研究摘要伴随着计算机动画技术、服装CAD等虚拟现实领域的发展，织物的动态仿真模拟成为了一个越来越重要的研究方向。尽管目前很多学者已经在这方面做了许多工作，但是随着各领域对仿真技术越来越高的要求，实时和逼真的织物动态仿真技术仍然是一个值得研究的问题。在柔性织物的动态仿真中，织物建模是基础。本文首先对目前比较流行和常用的织物建模方法进行了详细地分析

3、和比较。通过对柔性织物的性能考虑以及对各种模型的分析，采用简化的质点一弹簧模型来建立本文系统的仿真模型。与经典的质点一弹簧模型相比，该模型简化了后续工作中质点的受力分析以及数值求解过程。然后，在织物模型的动力学微分方程求解中，研究和分析了各种常用的数值求解方法，如显式欧拉积分法、隐式积分法、verlet积分方法、四阶龙格一库塔法等。通过对这几种方法的分析和比较，本文提出了一种改进的显式欧拉积分算法。这种方法在织物仿真系统的精确度和计算效率之间实现了有效折中。碰撞检测和碰撞响应处理是织物动态仿真模拟中很关键的问题。它所耗费的时间通常会占到整个仿真时间的4096左右，碰撞检测和响应处理算

4、法的优劣直接关系到仿真的实时性和精确性。本文通过对柔性织物仿真模拟中现有的几种碰撞检测方法进行了分析和比较，提出采用混合的层次包围盒算法进行碰撞检测分析，建立具有不同包围盒模型结点的包围盒树进行碰撞检测。对系统中静止的对象采用构造简单的球包围盒，用适用于软体对象碰撞检测的AAB8包围盒包围柔性织物。从而将它们之间的碰撞检测问题转化为AABB包围盒树和球包围盒树的遍历和判交问题。当检测到碰撞发生后，调用碰撞响应模块进行碰撞响应处理。本项目通过建立织物仿真模型、数值积分求解动力学方程、织物碰撞检测以及碰撞响应处理等模块实现了织物的动态仿真模拟。实验结果表明，本文建立的仿真系统在达到实时性

5、的基础上较逼真地模拟了织物仿真的运动效果。关键字：织物模型：显式欧拉积分法：层次包围盒：碰撞检测浙江理工大学硕士学位论文织物动态仿真及碰撞算法的研究TheResearchofClothDynamicSimulationandCollisionAlgorithmAbstractWiththedevelopmentofcomputeranimationtechnology，CADtechnologyandvirtualrealitytechnology，clothdynamicsimulationisbecomingmoreandmoreimportant．Thoughmuchworkh

6、asbeendoneinthisarea，astherequirementsforsimulationtechnologyaremoreandmorehigh，efficientclothdynamicsimuiationisstillanimportantproblemworthstudying．Clothmodelisthefoundationofdynamicsimulation．Inthispaper,firstlywehadadetailedanalysisandcomparisonofthepopularclothmodelingmcthods．Asimplifiedma

7、ss．springmodelwasestablishedastheclothsimulgionsystem．Comparingwithclassicalmass·springmodel，thismodelcansimplifytheforcecalculatingofmasses．Torealizedynamicsimulmion，efficientnumericalintegralmethodsareneededtosolveequationsofthe