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  • 您的位置:文秘写作网 > 求职离职 > 述职报告 > 三维空间中刚体的物理运动_一... 正文 2019-10-08 09:58:59

    三维空间中刚体的物理运动_一个刚体在空间运动具有

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    三维空间中刚体的物理运动

    三维空间中刚体的物理运动 ,在碰撞响应时每个刚体拿对方碰撞前的线速度与角速 度参与计算,以保证碰撞响应的分歧性,同时只担任修正本 人碰撞后的运动状态,保证了碰撞响应的完整性和独一性。

    为了进步碰撞检测效率,多刚体的运动仿真我们采用面向对 象动态八叉树的管理办法停止。

    三维空间中刚体的物理运动范文 摘要:该文将计算机科学与理论力学相分离,以刚性球 体为例引见了多刚体物理运动仿真的步骤和办法。首先阐述 了单个及多个刚体的运动仿真步骤以及应用叠加原理计算 合力及合力矩的办法。然后,针对刚体运动中的不同碰撞响 应类型:碰撞接触与暂时接触,提出分别树立不同的碰撞响 应力学模型,前者采用动量及动量矩定理树立响应模型,后 者经过剖析刚体的受力和运动状态树立相应的动力学模型。

    最后,细致讨论了刚性球体的碰撞仿真,包括它的碰撞测定、 碰撞响应模型的树立及求解等,完成了三维空间中刚性球体 实时、准确、快速的运动仿真,为以后多刚体大范围仿真奠 定根底。关键词:碰撞响应;多刚体运动;实时仿真随着虚拟 理想、三维游戏的开展,招致了对三维视景的更高需求,对其 中的模型不只请求具有几何外型,同时也请求具备物理属性 和行为属性,这样招致了要对在模型层树立的,具有几何外 型和物理属性的模型的\"与生俱来\"的行为才能设计可行 的算法,并使之运动契合一定的客观规律。此前ChirsHecker对三维空间中刚体的物理运动作了一 定研讨,本文在其根底上进一步深化和细化。以刚性球体为 例,引见了多刚体物理运动仿真的步骤和办法。特别是对刚 性球体的碰撞响应,经过辨别接触类型,树立了合理的碰撞 响应力学模型,完成了实时、准确、快速的运动仿真,为以后 恣意多刚体大范围仿真奠定根底。在一个仿真步长内单个刚 体的运动按以下步骤停止:检测刚体的接触情况,计算刚体 所受的合力和合力矩;积分刚体状态(线速度、角速度、线加 速度、角加速度)及空间位置;检测刚体与其它物体能否发作 碰撞,假如发作则转到下一步,否则该步仿真终了;经过碰撞 测定计算刚体发作碰撞时的接触域;由刚体的接触域及刚体 的状态计算发作碰撞时刚体所受冲量的作用点;应用动量及 动量矩定理计算刚体碰撞后的状态(线速度、角速度),即碰 撞响应。假如刚体运动时同时遭到N个物体的力的作用,应用 叠加原理依次计算刚体同每个物体的作用,将每次计算的合 力Fi与合力矩Mi,作为下次计算Fi+1及Mi+1时作用于刚体质 心的主动力及力矩,这里i=1,2,...,N-1。

    假如刚体同时和N个物体发作碰撞,应用叠加原理依次 计算刚体同每个物体碰撞后的运动状态,将每次碰撞后的线 速度vi与角速度ωi,作为下次计算vi+1及ωi+1时刚体碰撞 前的线速度与角速度,这里i=1,2,...,N-1。关于每个刚体我 们用一个vector数组来保管对它有力作用的物体的信息,在 1)中检测刚体同这些物体能否仍旧接触,有接触则可能对刚体产生力的作用,没接触则不会对刚体产生力的作用,将没 有接触的物体从vector数组中删除;在6)中检测和刚体发作 碰撞的物体碰撞后能否坚持与刚体接触,坚持则与刚体存在 互相作用,将之参加到刚体的vector数组中。当场景中有多 个刚体时,多刚体的接触域计算,采用减半回溯的碰撞测定 办法,回溯到场景中一切物体没有发作交叠时为止,那些外 表间隔小于接触允许间隔的若干对物体以为发作接触。详细 来说,用一个vector数组保管第一次检测到碰撞的若干个物 体的索引,在以后的回溯中只需检测这个vector数组中的物 体能否仍旧发作相交,一旦有物体相交,则将没有相交的物 体从数组中删除;反之假如一切物体都没相交,则检查物体 间的外表间隔能否小于允许接触间隔,假如全部大于允许间 隔,则回溯继续,直到呈现vector数组中的物体没有相交,且 某些物体间外表间隔小于允许接触间隔为止。

    最后,将物体间外表间隔大的那些物体的索引从数组中 删除,得到发作接触的若干对象。肯定了接触对象后,对其中 每个动态刚体都能够依照单刚体碰撞响应的办法计算其受 力状况及碰撞后的状态。每个动态刚体的运动状态除了保存 碰撞后的,同时还保存它碰撞前的线速度与角速度。这样,在 碰撞响应时每个刚体拿对方碰撞前的线速度与角速度参与 计算,以保证碰撞响应的分歧性,同时只担任修正本人碰撞 后的运动状态,保证了碰撞响应的完整性和独一性。为了进 步碰撞检测效率,多刚体的运动仿真我们采用面向对象动态八叉树的管理办法停止。

    普通刚体的碰撞响应需辨别两品种型,一种是碰撞接触 (collisioncontacts),这是真正意义上的碰撞,在这类碰撞 中两刚体互相作用的时间极短,为了简化碰撞机制,我们采 用恢复系数来计算刚体碰撞前后的碰撞点速度,其响应模型 采用动量及动量矩定理树立;另一种是暂时接触 (temporarycontacts),这实践上是就是接触,在这类碰撞中 两刚体互相作用的时间相对较长,因而,处理的关键在于正 确的剖析刚体的受力状况和运动状态,树立起相应的动力学 数学模型。

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