采用力反馈技术的毛笔建模

将力反馈技术引入虚拟绘制过程,提出一种新的毛笔建模方法,实时仿真中国书画绘制过程中毛笔变形和笔纸之间的水墨传输过程.通过中心骨架和表面两层结构构建毛笔几何模型.采用弹簧振子模型仿真力作用下毛笔中心骨架弯曲变形和毛笔表面变形,实现力对毛笔变形的动态控制.通过毛笔水墨量实时计算方法仿真书画绘制过程中笔纸之间的水墨传输过程.基于硬件组件HPxw8600工作站和Phantom Desktop力反馈设备,构建带有力反馈技术的虚拟绘制系统.在该系统中,用户通过Phantom Desktop力反馈设备实现实时绘制,增强了虚拟绘制过程的真实感.     

电子书画系统中毛笔笔型的模拟研究

对电子书画系统中毛笔笔型的模拟进行了初步的研究，根据力学原理经过大量的试验及书法家的实感要求，提出了毛笔压感数学模型，并根据毛笔楷书的字形及毛笔运笔中笔形变化的特点开发研究了较优的毛笔笔划模型，在此基础上，综合利用图形学，图像处理的相关理论和技术，实现了电子笔对真实毛笔的计算机模拟，并已取得了较好的阶段性效果，本文将对主要研究及实例进行介绍。     

航空整体结构件铣削加工变形预测研究

为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为，提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法，阐述了接力计算的基本原理，设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统，通过将零件加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息，采用有限元模型对整体框结构零件进行了铣削加工全过程数值模拟.模拟综合考虑了材料毛坯内初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.通过铣削加工实验验证了建立的有限元模型的正确性.研究结果表明，基于接力计算的数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法，可正确预测零件加工变形.     

虚拟手术中缝合过程的相关技术

针对虚拟手术缝合过程中软组织与缝合线交互模拟实现困难的问题,提出一种新的缝合模拟方法。首先,采用质点弹簧模型对软组织建模,为使软组织形变更加真实,在软组织质点间引入内摩擦力系数;其次,为更好地保持缝合线的刚体特征的同时,保证软组织和缝合线的交互过程接近物理真实,几何和物理方法相结合建模缝合线,运用质点弹簧模型可以对产生交互的软组织结点和缝合线结点进行受力分析,采用跟踪头结点算法计算缝合线的新位置;最后,考虑到多次缝合时软组织形变相互影响,利用已缝合结点的对应缝合点计算两个软组织的形变。实验表明,该方法有效提高了软组织形变和缝合线运动真实感,同时保证了模拟过程的实时性。     

重力作用下肝脏模型变形及切割模拟仿真

为了能够实时且准确的模拟部分肝脏切除术中肝脏真实变形状态,本文提出了一种基于物理的质点弹簧软组织模型.依据肝脏软组织生物力学特性建立了针对肝脏的质点弹簧模型,利用此模型将离体猪肝作为实验对象,分别进行离体猪肝受重力变形以及离体猪肝的切割实验,给出了模拟变形与真实变形的离体猪肝CT扫面重建模型对比结果.实验结果表明:离体...     

基于质点-弹簧模型的三维服装模拟

为了实现服装的三维悬垂效果动画模拟,使用质点-弹簧模型对衣片进行三角网格划分,生成质点和弹簧,在力的作用下,衣片产生变形;同时采用基于雅可比迭代法的隐式积分方法高效求解了织物的运动方程,不断显示服装的悬垂动画,并用纹理映射模拟织物的真实效果.该方法求解效率较高,模拟效果比较真实.     

3Ds Max与VRML在机械产品虚拟设计中的应用

虚拟设计是数字化建模与仿真技术的综合应用,在机械产品真实制造出来以前,通过数字化虚拟模型来模拟和预测产品在特定环境中的工作状况,通过运动和动力学仿真分析,发现设计中的缺陷,尽早修改设计方案。文章详细论述了利用3DsMax建立产品数字化虚拟模型和通过VRML编写脚本程序实现产品基于网络的交互式运动和动力仿真分析的方法。运用该方法成功地构建了基于网络的齿轮减速器动态仿真系统。     

虚拟维修环境下的线绳布线算法

针对线绳变形的特点及影响因素,提出一种面向虚拟维修环境布线应用的线绳几何变形数学建模算法。采用Gossard变形能方程和双段三次开放均匀B-样条曲线建立线绳变形的能量函数。研究了几何约束和连续性问题处理方法,通过能量函数的极小化求解,获得曲线控制点的位置,从而实现对线绳变形的数学建模。最后通过实验验证算法的正确性。该算法计算量小,模型逼真,能在不违背线绳物理特性的基础上实现对线绳形状的控制,对拓展虚拟维修技术的应用范围有重要意义。     

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明：与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。     

基于均值骨架的网格变形复制

为了快速重用源网格变形序列,提出一种在线性空间中基于均值骨架的网格变形复制算法.该算法首先通过计算均值骨架及其坐标,自动建立源网格与目标网格的对应关系,无须前期用户指定对应点;然后通过均值骨架坐标与微分域坐标变形技术的融合,将目标网格的变形转化为线性的能量约束问题;最后利用线性最小二乘法计算出目标网格的变形序列,在实现高效计算的同时保持目标网格的几何特征.通过实例证明,该方法不仅能够实时地生成视觉真实的变形复制结果,而且无须用户专业性操作,适合动画制作初学者.