一种基于标量场梯度的物理变形方法

摘要

一种基于标量场梯度的物理变形方法，步骤为：(1)预处理：确定计算域，预计算模型的有向距离场，建立节点应变标量函数；(2)受力计算：利用应变标量函数的梯度计算能量，根据能量计算节点受力；(3)时间积分：先根据受力更新速度，其次根据速度首先处理非对流项，然后再处理对流项；(4)处理拓扑变化；(5)计算域更新；(6)表面提取与绘制。其中步骤(2)至(6)为一个仿真循环。本发明首先将不规则计算域转化为规则计算域从而简化计算。其次，本发明显式记录局部形变状态而无需保留原始模型的信息，在大变形与拓扑改变时也无需进行重采样与重新网格化。再次，本发明基于欧拉计算框架，对处理拓扑变化有较好的灵活性。

主权项

1、一种基于标量场梯度的物理变形方法，其特征在于步骤如下：(1)预处理：初始化材料的力学参数，确定计算域，预计算模型的有向距离场，建立节点应变标量函数；(2)受力计算：首先通过应变标量函数计算能量，并计算能量关于节点位移的梯度，其次根据能量关于节点位移的梯度计算节点受力；(3)时间积分：根据受力更新速度，其次根据速度首先处理非对流项，然后再处理对流项；(4)处理拓扑变化：首先检测有拓扑改变的计算节点，其次通过局部修改节点的距离场值实现表面的分离或融合；(5)计算域更新：将变形后物体新覆盖的栅格加入计算域，将未覆盖的栅格从计算域中删除；(6)表面提取与绘制：利用Marching Cubes算法从距离场中提取变形体的表面并绘制；其中步骤(2)至(6)为一个仿真循环。