基于粒子系统的织物仿真模拟

以粒子系统为建模基础，根据织物悬垂变形的基本特征，通过构造弯曲、剪切等内在影响因素和重力等外部约束条件，并结合经典力学的刚休碰撞理论，计算织物模型与其它物体间的碰撞与接触，从而生成动态量垂仿真图形。     

基于自适应Runge-Kutta法的织物动态模拟

运动微分方程的数值求解，是实现基于物理模型的织物仿真的技术关键。针对具有高精度要求的织物动态仿真，提出利用显式Runge-Kutta高阶方法解决仿真过程中运动微分方程的求解问题，并采用内嵌的Cash-Karp计算格式，从自动调整步长和控制精度两方面优化算法。实验证明，基于内嵌的Runge-Kutta自适应法精度高，易实现，具备良好的稳定性，并可直接获取误差，自动调整步长确保精度，使系统的求解效率得以进一步提高。     

基于几何测量和变形的真实感织物模拟

提出一种有效、直观的基于几何测量和网格变形的织物模拟方法,可以获得具有不同面料属性的织物真实感形态.织物几何测量方法能够度量反映面料几何属性的3个关键特征,包括复原性、拉伸性和弯曲性.对应这3个几何属性度量,建立包括顶点位置、边长和二面角约束能量项的基于微分网格变形的泛函能量优化模型.3个变形能量项各自对应的权重是从每种真实面料测量数据中量化统计得到.该变形能量函数可以统一在最小二乘数值优化中求解,通过过程优化和权重设置,即可模拟到真实织物行为.实验结果表明,该方法可以有效地仿真到不同面料材质的织物真实感效果.     

基于变形机理的虚拟织物展示技术研究

以前由于没有引入织物变形机理,织物表面各点的三维坐标无法用符合物理规律的公式进行表达,导致在织物的虚拟展示中缺乏真实性与通用性,无法模拟各种受力情况下织物的运动,诸如随风飘动的效果。为了解决这一问题,引入了织物变形机理,进行了有针对性的建模,取得了满意的效果。具体来说,首先离散化表示织物,然后引入改进的质点-弹簧模型,并为织物上的关键质点指定纹理坐标,再求出这些关键质点的三维位置,而其它的点通过NURBS曲面进行插值来显示。这样就得到了某个时刻织物的形态,最后通过反复展示每隔一定时刻(如40ms)的织物形态来获得织物在各种受力情况下的运动效果。作为实例,最后展示了窗帘随风飘动的效果。     

计算机仿真技术在分析特殊荷载问题的应用

随着力学研究的深入和计算机技术的发展，计算机仿真已经逐渐成为结构分析和设计的重要工具。特别是当前结构遇到爆炸、贯穿、冲击、倒塌等特殊荷载工况时，试验研究的难度非常大，而计算机仿真技术的安全、高效、节约等优点也得到了更加充分的体现。该文通过对爆炸荷载下的抗爆门安全性分析；纽约世界贸易中心倒塌原因分析这两个实际工程例子来说明计算机仿真技术在这些特殊工况下应用的优点及一些需要注意的问题。     

织物仿真中的冲突检测和处理

冲突检测以及冲突处理一直是织物仿真的“瓶颈”问题。该文论述了对柔性物体如织物与刚体的冲突检测问题。通过正冲突物体表面周围建立一个很狭小的相当于防护屏的力场来避开冲突。将这个力场分割成一些连续不重迭的完全围绕着表面的小单元，一旦某个点要进入某个单元，就产生一个排斥力，这个力的大小和方向由速度、法向、点与表面的距离决定。     

服装动态效果的仿真技术

真实性和实时性一直是服装动态效果仿真所追求的目标.为了对服装的动态效果进行真实的仿真,就必须对织物的所有主要参数进行精确的模拟,如弹力和粘力.实时服装动画的一个难点就是对服装褶皱的模拟,以及相应的碰撞检测问题.对服装动态效果仿真技术的现状进行了介绍,并对未来的发展提出了一些看法.     

数值积分法在织物仿真中的应用

讨论了当前织物仿真中常用的一些积分方法。通过实验，从精度、数值稳定性以及计算时间等方面对这些方法的效率进行了定量的比较。     

多层处理在织物仿真中的应用

采用多层处理的方法将织物仿真过程分为几个阶段。在不同的阶段采用不同密度的网格划分，前一阶段的质点数比后一阶段的少，简化了计算，提高了仿真速度，而且不影响仿真的真实感。文中对织物建立了质点一弹簧模型，采用隐式积分法计算各个质点的状态。     

仿真技术的现状及发展

１系统仿真与仿真技术的定义“仿真”一词译自英文Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，另一个曾用的译名是“模拟”。１９６１年Ｇ．Ｗ．Ｍｏｒｇｅｎｔｈｌｅｒ首次对仿真一词作了技术性的解释，认为“仿真”是指在实际系统尚不存在的情况下，对于系统或活动本质的复现。目前，比较流行十工程技术界的技术定义是：系统仿真是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。与之相应，当前仿真技术是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用物理效应设备（模拟再现真实世界环境）为工具，借助系统模型对实际或设想的系统进行…     

Anisotropic Strain Limiting for Quadrilateral and Triangular Cloth Meshes

The cloth simulation systems often suffer from excessive extension on the polygonal mesh, so an additional strain‐limiting process is typically used as a remedy in the simulation pipeline. A cloth model can be discretized as either a quadrilateral mesh or a triangular mesh, and their strains are measured differently. The edge‐based strain‐limiting method for a quadrilateral mesh creates anisotropic behaviour by nature, as discretization usually aligns the edges along the warp and weft directions. We improve this anisotropic technique by replacing the traditionally used equality constraints with inequality ones in the mathematical optimization, and achieve faster convergence. For a triangular mesh, the state‐of‐the‐art technique measures and constrains the strains along the two principal (and constantly changing) directions in a triangle, resulting in an isotropic behaviour which prohibits shearing. Based on the framework of inequality‐constrained optimization, we propose a warp and weft strain‐limiting formulation. This anisotropic model is more appropriate for textile materials that do not exhibit isotropic strain behaviour.     

布料动画模拟综述

分析了近20年来布料动画技术的发展情况,对其中的基于物理模型布料模拟技术的框架作了比较详细的介绍,并分别从物理模型、数值方法的采用、碰撞检测和处理等方面对布料模拟技术的发展作了比较深入、全面的综述．     

基于边界元素法的柔软物体变形模拟

在计算机动画和虚拟现实技术中，基于物理的建模方法是高真实感地模拟物体受力变形和运动的有效途径．近年来基于边界元的物理模型方法因其简捷的计算模式而受到关注，该文针对当前边界元模型在视觉效果和计算量上的一些缺陷，分别提出了两方面的改进方法，基于LOD的动态自适应多分辨率网格边界元模型和近似的非线性边界元的物理模型，分别用于在不损失视觉效果的前提下减少计算量以及模拟物体大变形，并提出了相应的加速算法，取得了较好的效果．     

基于物理仿真的布料动画研究综述

随着计算机图形技术的发展,布料动画成为3D游戏和动画电影相关领域研究者共同关心和研究的课题,并呈现蓬勃发展的趋势.布料动画的主要目标是表现布料丰富的运动细节,获得细腻、逼真的动画效果,可广泛应用于游戏、动画和虚拟现实等众多领域.论述了国内外基于物理仿真的布料动画建模的研究现状,总结了基于物理仿真的布料动画基本理论和方法.通过对近年来该领域相关文献的分析和归纳,发现其中存在的优缺点和相互间的联系,力图为3D游戏和动画中布料动画仿真技术的研究提供系统的思路.     

骨架驱动的快速似然弹性变形

为能实现骨架驱动弹性体的快速变形,提出了一种新方法,它是通过构造和求解扩散微分方程,从骨架采样点旋转得到单元的旋转特征向量,进而得出旋转四元数经验预测公式直接构造计算域内单元旋转场．实验结果表明,文中的模拟系统在静力学模拟中,避免了繁琐的变形子步划分,提高了计算速度．在动力学模拟中,允许使用更大的求解时间步长,增强了变形系统的求解稳定性．同时,对于骨架关节点区域变形的模拟,较大程度地降低了用户的干预,取得了合理的效果．     

一种基于物理模型的布料湿润效果真实感模拟方法

通过分析布料和流体之间的相互作用与关系,本文提出了一种新的基于多孔粒子模型的布料湿润效果真实感模拟方法。该模型可以看作是一种改进的弹簧质点模型,借鉴粒子模型的一些基本概念,模型中采用了多孔粒子这一结构。该结构中的孔隙可以作为流体在布料中的存储空间,由于相邻多孔粒子中流体存储量不同,形成的毛细压强差推动流体在所有粒子中流动。同时,该模型按照达西渗流原理控制整个流体湿润布料的过程,并且根据相关粒子饱和度的不同选择不同的纹理,用映射不同纹理的方式表现湿润过程中布料材质的改变。该模型计算效率高,且具有很强的可扩展性。     

基于图像的建模和绘制技术综述

对基于图像的建模和绘制(IBMR)技术进行综述性介绍，着重阐述IBMR研究的最新进展．文中扼要地回顾了一些基本的IBMR方法，并对这些方法的优点和局限性进行分析比较．最后我们简单介绍IBMR的一些最新研究趋势和可能的应用前景．     

一种快速的基于物理模型的织物模拟

提出了一种基于物理模型的实时动态模拟织物的方法。模拟织物的运动一直都是虚拟仿真的重要课题,在电影、游戏和虚拟现实中大量用到,但是逼真的模拟往往需要高昂的计算代价。文章通过对织物物理和几何属性分析。构造出一个带约束的物理模型。使用一种自适应的迭代法,最大限度地利用了局部时间和空间上的模拟参数,大大提高了计算的效率。并根据织物的物理特性,优化共轭梯度法,综合各种算法的优点,不断优化算法。可以实时地并且精确地模拟织物的运动。     

特征造型与有限元分析的集成化研究

论述了特征造型与有限元分析系统的集成及其实现技术。着重分析了有限元前处理在实现自动化过程中存在的难点，提出了用特征技术和人工智能相结合的方法去解决这些难点的总体思想，同时丰富发展了基于特征的有限元后处理功能，从而奠定了ＣＡＤ与ＣＡＥ集成的基础。     

虚拟人皮肤建模技术研究概况与展望

总结了国内外虚拟人皮肤建模技术的研究概况,从逼真性角度将传统的研究方法分为两层结构法和物理结构法两大类进行描述与分析;对各种皮肤建模方法特别是物理结构法进行了概要分析.最后展望了虚拟人皮肤建模技术的几个发展方向.