基于Cosserat 弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法

针对虚拟环境中线缆敷设过程仿真的线缆建模问题,提出一种基于Cosserat 弹性 杆理论的柔性线缆物理建模方法。该方法在线缆离散模型的基础上根据Cosserat 弹性杆理论导 出线缆的总体势能,并通过优化算法得到线缆总体势能最小时的线缆形态,即线缆的平衡状态。 模型考虑到线缆的柔性和连续性,能够模拟线缆的弯曲和扭转变形;通过对线缆进行离散表达, 实现了对线缆总体势能的数值求解;引入罚函数将求解线缆总体势能最小值问题转化为非线性 无约束优化问题;非线性无约束优化问题的求解采用信赖域方法,提高了求解的稳定性。设计 并开发了虚拟环境中的线缆敷设过程仿真原型系统,并进行实例验证,证明该方法的可行性。