基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。

基于弹簧-质点模型的单贾卡经编鞋材三维仿真

为实现单贾卡经编间隔提花鞋面织物结构的可视性,改善三维形变仿真效果,基于鞋材织物分区功能设计原理,研究单把贾卡梳生产间隔鞋材织物的提花原理与设计方法,利用二次Bezier曲线建立线圈单元三维几何结构模型。基于传统二维弹簧-质点模型的结构与应用原理,提出适用于三层间隔鞋材织物的三维弹簧-质点模型,建立三维空间线圈粒子集合体。根据牛顿第二定律,建立线圈粒子运动形变位移动力学方程,并采用显式中点法求解质点受力位移与速度,确定质点运动轨迹和状态。针对形变仿真过程中易出现的超弹现象,采用调整质点位移、弹簧端点的分速度、弹簧-质点的组成结构等措施,以达到更真实的模拟效果。借助JavaScript和C#计算机程序设计语言,实现了单贾卡经编间隔鞋材的三维仿真,并与实物图对比,验证力学模型的科学有效性。

基于质点模型的船用空压机振动诊断与分析

针对某船用空压机出现的振动故障问题,进行设备振动测试,得出振动的主要频率为空压机的基频。通过建立质点有限元模型,进一步明确振动的具体原因是空压机基频激励引起的系统共振。经过分析给出具体的振动控制措施,通过调整隔振器刚度改变空压机隔振系统的固有频率,从而避免空压机额定转速激励下的共振现象。在实船对空压机进行振动复测,设备振动速度总值由原先的船宽方向61.3 mm/s、船长方向28.4 mm/s、垂向33.5 mm/s,降低到船宽方向22.7 mm/s、船长方向19.3 mm/s、垂向26.2 mm/s,振动水平满足标准限值要求,说明振动问题得到有效解决。该研究可为船用机械设备出现异常振动时的判断、识别以及治理提供十分有益的参考。

基于多质点模型的高速列车自适应速度跟踪

为了提高高速列车的控制精度,设计了基于高速列车多质点模型的自适应跟踪控制策略,实现了对给定速度曲线的渐近跟踪。首先,通过对高速列车进行受力分析,得到考虑非线性阻力和相邻车厢间的车间作用力的高速列车多质点动力学模型;然后,充分运用自适应方法善于处理系统不确定性的能力,设计了高速列车直接自适应控制策略,实现了其对给定速度曲线的渐近跟踪;最后,基于CRH380A型高速列车多质点模型进行了仿真验证,结果表明所设计的多质点自适应控制策略对给定速度曲线的跟踪具有较高的精度,为高速列车的智能驾驶奠定了基础。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读8:基于多质点模型时程反应分析对判定标准的验证

使用多质点模型对中低层钢筋混凝土建筑和钢结构建筑进行了地震时程反应分析。结果表明,由响应值确定的地震等级与由“简易法”评价的地震等级相当。

基于弹簧质点模型的三维布料仿真

随着游戏、动画、工业等商业领域的快速发展,较多研究者尝试使用计算机模拟真实世界物体形变,其中布料仿真是物体形变研究中的热点和重点。文章是基于欧拉显式积分和Verlet积分在布料模拟中的研究和实现。文章通过对比两种不同积分算法的研究,表明欧拉显式积分所获取的效果更具有真实性,但会出现超弹性现象,而Verlet积分所获取的效果具有稳定性,但存在失真性。当两种算法在布料模拟中的质点数较多时,文章采用通用图形处理器(General-Purpose computing on Graphics Processing Units,GPGPU)计算来弥补算法的不足。

基于弹簧质点模型的二维/三维映射算法

提出了一种用于服装设计的二维／三维映射算法．该算法基于弹簧质点变形模型，服装裁剪片二维到三维映射及三维到二维映射可以在该模型中得到统一的实现．在服装裁剪片二维到三维的映射过程中，二维裁剪片被放置在人体模型附近的初始位置，在缝合力的作用下，裁剪片自动变形并缝合到人体模型上．在服装裁剪片三维到二维映射的过程中，三维裁剪片被初始映射到指定的平面内，在弹性变形力的作用下，逐步变形并得到最终的二维裁剪片．在进行服装裁剪片二维到三维映射的过程中，考虑了干涉检验的问题．

基于弹簧质点模型的快速逼真的布料模拟仿真

基于弹簧质点模型的布料模拟仿真中,如果弹簧强度过大,会引起布料抖动;强度变小,会出现超弹性现象。为了避免超弹性现象,提出动态约束法限制弹簧的可伸长长度;基于该约束模型还构建一种的不需要更新的层次包围球,加快自碰撞检测。这两种方法的结合,增强了模拟布料的逼真性,加快了布料模拟速度。

基于改进的弹簧-质点模型的三维服装模拟

针对三维服装造型与效果仿真中存在的模型复杂、模拟效率低、忽略服装的结构特征等问题,提出了改进的弹簧-质点模型.利用该模型统一建立了2D→3D映射和服装真实感模拟方程,给出方程中质点所受内力和外力的组成与表达式以及动态系统的推导和求解过程,并且描述了模拟的具体实现算法.改进的弹簧-质点模型克服了原有模型对服装织物的材料性能表达单一的缺点,考虑了拉伸、剪切、弯曲等力学性能以及省/褶等结构因素对服装外观的影响,实现了较复杂的服装外型.通过从效率与效果两个方面与其他模拟系统进行比较,发现该技术的模拟效率较高而且模拟结果较为真实.该模拟技术已经在服装企业推广应用,用户反映良好.

应用弹簧-质点模型的双贾卡提花织物形变仿真

为改善双贾卡提花经编织物的结构形变仿真效果,在分析双贾卡织物线圈结构形变影响因素的基础上,建立了成圈型、压纱型和衬纬型线圈几何结构模型;在传统的弹簧质点模型基础上进行改进,取线圈根部作为质点,线圈之间的延展线为弹簧,根据双贾卡提花特点,针对压纱贾卡与衬纬贾卡设定虚拟质点,建立双套弹簧系统;根据牛顿第二定律和显式中点法,计算质点在二维平面的运动形态,从而确定线圈的偏移方向和偏移量;利用建立的弹簧-质点模型与力学分析模型在VC++语言下实现了双贾卡提花经编织物的二维静态仿真,通过实际样例与对应仿真效果对比,验证仿真方法。

面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型

针对多分支电缆的柔性特征以及复杂拓扑结构导致的装配仿真困难的问题,提出一种面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型,该模型在弹簧质点模型的基础上,通过增加分支点连接多个电缆分支,从而表达具有拓扑结构的电缆,同时考虑电缆的抗弯曲、拉伸以及重力等物理属性;提出经典控制理论与运动学相结合的模型求解方法,使用控制变量法拟合出经验公式来实现电缆装配仿真中的'定长约束',采用定点约束算法实现对电缆的固定与捆扎操作仿真;提出球体层次包围盒构造柔性电缆的碰撞模型,通过细分碰撞模型、剔除冗余碰撞等方法实现了柔性电缆的干涉检测,满足了柔性电缆碰撞检测的效率和精度要求。设计并开发了基于多分支弹簧质点模型的电缆虚拟装配仿真原型系统,并通过实例验证了相关算法的可行性。

基于改进弹簧-质点模型的纬编织物三维模拟

为解决弹簧-质点模型在模拟组织结构复杂的纬编织物时模拟效果不真实、立体感不足等问题,对传统弹簧-质点模型进行改进,提出了立体化的弹簧-质点模型。改进的弹簧-质点模型能够很好地模拟组织结构较复杂的纬编织物,通过非线性的弹簧力模拟织物动态仿真中出现的超弹性现象。同时,采用Velocity-Verlet数值积分方法对质点的空间位移进行计算,实现了对纬编织物受到三维状态多外力作用时的动态模拟。所提方法计算速度快,实时性好。

基于多质点模型的重载列车制动策略

为了减小重载列车因制动延时导致的纵向冲动,提高列车运行效率,提出一种制动控制策略.将列车的每节车辆作为一个质点,建立重载列车多质点动力学模型,精确计算各节车厢的制动延时时间,并利用翟方法进行数值积分得到各质点运行状态,根据列车当前运行状态及前方路况,结合行驶约束条件提前给出合理的制动操纵策略.通过对大秦线上重载列车进行制动仿真分析,在相同的路况下采用所提出的制动控制策略,对制动过程中减小列车车钩力及缓解列车纵向冲动具有较好的效果;在路况复杂的线路上,提高了列车的平稳性,保障了列车安全运行.仿真结果表明所提方法可满足重载列车的运行要求.

基于弹簧-质点模型曲面展开的改进算法

为了提高现有弹簧-质点模型曲面展开算法的速度和稳定性,提出了自适应时间步长方法.通过计算模型中各质点的惩罚力,实现了三角片翻转区域的整体调整;同时结合了考虑初速度和忽略初速度2种方法的优点;最后对一些参数的计算方法做了改进.实验结果表明,该算法能够有效地消除初始展开及优化过程中出现的翻转三角片,提高了复杂曲面的展开质量.

新型三角形弹簧质点模型及弹簧参数确定

针对任意单元形状和材料参数,通过引入附加节点和附加弹簧建立了一种三角形弹簧质点模型.首先给出弹簧刚度参数及附加节点坐标的解析公式,以实现有限元模型和弹簧质点模型三角形单元刚度矩阵的精确相等;然后考虑弹簧质点模型中可能出现的负刚度弹簧,进一步完善了弹簧质点模型形变计算方法.基于平面柔性体的数值模拟结果表明,文中提出的弹簧质点模型和形变计算方法精度好、效率高,且更具通用性.

基于双质点模型斜拉桥纵向一阶自振周期计算

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对结构方案比选和抗震验算均具有重要的意义,为提高斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算的可靠性,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了全飘浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向固定铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,分别采用刚度法和柔度法推导了2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的计算公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行了对比验证。结果表明:基于双质点模型的斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式的计算结果与有限元计算结果吻合良好,2种简化分析模型均具有较高的计算精度,可用于斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算,可为斜拉桥的初步设计和方案比选提供参考。

输电线路动力分析的多质点模型研究

介绍了输电线路振动的基本特点 ,采用多质点模型对塔线体系的耦联振动进行了研究 ,重点分析了多质点模型的几个模型参数对动力特性的影响 .对工程实例的仿真分析表明 ,该模型能较准确地反映输电线路的塔线耦联振动效应 。

基于弹簧-质点模型的不规则曲面纹理映射

针对三角网格表示的不规则曲面的纹理映射问题,提出一种基于弹簧-质点模型的简单、高效、失真小的纹理映射算法。结合调和映射的参数化方法以及弹簧-质点模型的复杂平面展开方法,保持拓扑关系地将三维曲面投影于平面内;通过建立三角网格表示的投影面的弹簧-质点模型,将不规则曲面参数化于给定大小的矩形域;利用参数化的结果计算不规则曲面各顶点的纹理坐标,进行纹理贴图。实验结果表明,该算法能够实现纹理高效、均匀、变形小地映射于任意不规则曲面上。

一种用于力觉再现的柔性体变形仿真弹簧-质点模型

提出一种新型的在虚拟现实中可实现的弹簧-质点力/变形模型.它按质点连接顺序划分层次,以受力网格为第1层,构建类似同心环状的弹簧-质点系统.施力刚体以点接触的方式与柔性体进行力交互作用.运用虚功原理,结合施力刚体与受力柔性体组成的系统中虚拟力和质点位移的关系,区别于以往对局部变形的研究,对柔性体进行全局变形分析.柔性体变形是整个柔性体表面质点在力平衡条件下位移变化累加的结果.利用DELTA手控器对柔性体的接触变形以及实时虚拟力反馈进行仿真,实验表明所提出的方法适用于柔性体的力反馈计算,满足精细作业对虚拟现实系统的要求.

一种新的基于改进弹簧质点模型的图像边缘检测方法

针对传统边缘检测算法不能准确定位图像的边缘和检测出的图像边缘连续性较差的不足,在基于改进的弹簧质点模型基础上提出一种新的、简单和有效的图像边缘检测算法。在该算法中,将被检测的像素点作为中心点,其周围八个方向的像素点对该中心点的弹簧拉力组成一个平面内的弹簧质点模型。根据胡克定律,可以计算出作用在中心点上的合力大小,如果作用在中心点上合力大小超过设定的阈值,则认为该中心点为边缘上的点。实验结果表明,提出的算法能够有效地克服传统算法的不足,并具有一定的噪声滤波效果。