织物三维动态模拟

在质点-弹簧模型的基础上,对织物模型进行进一步的简化.将连接质点的弹簧换成了刚性杆,同时采用Verlet积分法计算质点的位置和速度.该算法简单、快速而又稳定,具有很好的实时效果.

基于质点刚性杆模型的织物三维模拟

分析质点弹簧模型的基本原理、方法及其特性,将织物离散化成呈正方形分布的质点网格,把质点的弹簧连接变成刚性杆相连,并将作用在质点上的外力通过刚性杆直接传递到相邻质点上,构建了质点刚性杆模型。根据牛顿基本物理学定律,建立织物的力学方程,采用Verlet积分法对质点空间位移进行计算,利用Jacobi松弛算法保证质点间刚性杆的约束特性,实现对织物三维状态的模拟。同时,设置了空间物体,实现了织物对外界物体碰撞的简单处理,验证了模型对多约束叠加的适应性。该模型简单实用,其算法收敛稳定,并获得良好的实时效果。

基于改进的质点-弹簧模型的软组织形变仿真研究

软组织器官建模和形变仿真是虚拟手术领域的一个重要研究课题,常用的有质点弹簧模型和有限元模型.虽然很多学者一直致力于研究软组织形变,但软组织形变仿真仍然是一个极具挑战性的问题.该文针对虚拟手术中软组织的特点,提出了一种改进的质点-弹簧模型建模方法.在传统的四边形面模型的基础上对模型进行简化,去除剪切弹簧,并以一条结构弹簧代替.在求解动力方程时,采用简单快速的Verlet积分法,满足仿真的实时性和稳定性的需求.最后通过实验验证该方法能够有效地模拟软组织形变.