采用多曲线拟合的柔性体建模仿真方法

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1、总第290期计算机与数字工程Vo1．41No．122013年第12期Computer＆DigitalEngineering1977采用多曲线拟合的柔性体建模仿真方法张洁卉潘超章勇(1．华中科技大学网络与计算中心武汉430074)(2．华中科技大学图像识别与人工智能研究所武汉430074)摘要提出了一种多曲线拟合的数学建模方法，用于在仿真中快速建立柔性物体受力的形变模型。该方法根据柔性体的形变特性将其外形轮廓分为多个部分；然后使用不同的简单曲线拟合各部分轮廓的形状，并通过改变拟合曲线的参数使得曲线形状改变，以此定量仿真

2、出轮廓的受力形变；最后将曲线拼接起来构成物体的整体形变模型。文中讨论了常见的方体和板块体在挤压、拉伸和扭转这三种非常普遍受力下的形变特性，并使用多曲线拟合方法建立了形变模型。多曲线拟合方法虽然在表现精度上存在一定误差，但建模形式简单、计算速度快，为仿真中表现速度与表达精度的矛盾提供了一种有效的解决手段。关键词建模；柔性体；曲线拟合；仿真中图分类号TP391．9OOI：10．3969／j．issn1672—9722．2013．12．032AModelingandSimulationMethodforFlexibleOb

3、jectbyUsingCurveFittingZHANGJiehuiPANChaoZHANGYong(1．NetworkandComputerCenter，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074)(2．InstituteforPatternRecognitionandArtificialIntelligence，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074)AbstractAmathemati

4、calmodelingmethodusingcurvefittingispresentedtorapidlyestablishdeformationmodelforflexibleobjectbearingdifferentforcesincomputersimulatiomThemodelingmethoddividesthecontourofaflexibleobjectintosomepartsaccordingtoitsdeformationcharacteristics．Eachcontourpartist

5、henfittedbyanappropriateandsimplecurvesothatthedeformationofthiscontourcanbesimulatedthroughtheshapevariationofthefittingcurve．Therefore，thedeformationmodeloftheflexibleobjectisobtainedbyconnectingallthefittingcurves．Usingthedevelopedmodelingmethod，thepaperesta

6、blishesthedeformationmodelsforacubeandaplateunderpress，stretchandtorsionrespectivelytoprovethemethod’sefficiency．Althoughhavingsomeerrors，thecurvefittingmethodhastheadvantagesofsimpleimplementationandfastcomputation，soitprovidesafeasibleresolutionforthecontradi

7、ctionofrepresentingspeedandprecisionincomputersimulation．KeyWordsmodeling，flexibleobject，curvefitting，simulationClassNumberTP391．9般更符合物体的实际形变特性，但具有较高的计算复杂度，1引言适用于对柔性体的形变精度有较高要求的场合[6]。几何建柔性物体的建模是计算机仿真的重点，它的主要作用模方法使用不同形状的曲线来模拟柔性体受力的轮廓形是根据图形学原理在计算机中模拟出柔性体在不同受力时变。现

8、有的方法有NURBS曲线法_7]、余弦曲线表示法形状发生改变的运动特性。柔性体的特点是材料粒子间的等[。几何建模的精度低于物理建模，但它避免了复杂的变化具有牵扯性和连续性，即当物体上某一点受力形变时，物理计算，建模速度快，可用于只追求形变效果和高实时性粒子间的牵扯力会引起相邻点的粒子也发生移动，从而造的仿真场合。然而，目前几何建模使用的形变曲线