30000字硕士毕业论文动态布料模拟

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：30000字

论点：布料,模拟,模型

论文概述：

通过改进,优化了计算流程,提高了运算效率,增强了模拟效果。同时,比较了布料模拟中的各种数值求解方法的性能,最终选择显式欧拉方法对布料模拟的动力学方程进行数值求解。实验证明该方法

论文正文：

介绍

1.1本研究的背景和意义随着计算机硬件技术的蓬勃发展和图形算法的深入研究，虚拟现实和计算机动画技术已经成为21世纪发展的热门课题。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物，是一门以计算机科学为基础，综合运用艺术、数学、物理等学科知识的复杂学科。计算机动画可以在计算机上生成丰富多彩的虚拟动画，为富有想象力和艺术天赋的人展示才华提供了一个新的舞台。动画是一门运动的艺术。计算机动画创造了一个虚拟世界。简而言之，计算机动画是指用编写的程序绘制和生成一系列场景图片，其中当前帧图片是前一帧图片的部分修改。计算机动画可以动态模拟自然界中的各种物体(如山、海洋、森林、风、雨、闪电、动植物等)。)和现实生活中的各种对象(如虚拟数字图书馆、数字博物馆等)。)。同时，计算机动画模拟也可以应用于影视特效。从侏罗纪公园的“真实”恐龙到后天骇人的洪水，从海底总动员到冰河世纪，二维动画给我们带来了无限的感官享受。

计算机动画不仅可以应用于十种电影特技、商业广告、电视标题、卡通、娱乐场所，还可以应用于十种计算机辅助教育、医疗、运动训练、军事、飞行模拟等。自20世纪80年代以来，动态布料仿真成为一个有趣的研究课题。日常生活中，布随处可见，如衣服、旗帜、被褥等。因此，描述这些织物在计算机动画中的应用是非常重要的。然而，由于高变形的固有特性，很难在计算机上有效、逼真地模拟布料的运动。为了获得外力作用下织物变形的物理参数，科学家和研究人员做了大量的实验和研究，并试图开发一些模型来描述这些变形。与此同时，许多研究者提出了许多有效的布料运动生成方法，这些方法在模拟的速度和稳定性方面取得了很大的进步，但在布料模拟的现实方面还有待改进。因此，研究织物的计算机模拟具有重要的理论意义。目前，服装仿真技术正被应用于服装的计算机辅助设计与制造、虚拟服装店、虚拟服装表演、电子游戏等诸多领域。特别是二维服装的仿真设计，可以在服装设计、生产和销售领域带来一场革命。布料仿真技术的研究可以分为以下几个方面:二维动画:布料动画是指在物理参数的控制下改变布料的位置和形状，特别是处理布料因Ifn随时间和位置变化而引起的变形、折叠、碰撞等行为，从而达到真实的二维动画效果。布料模拟算法可以用来模拟旗帜、降落伞、空浮子等的运动“1”。它还可以在二维游戏中装扮和改变虚拟角色，使他们更接近真实世界的角色，给玩家带来更多乐趣。

制造业:计算机辅助设计软件是所有制造企业必备的工具。在工程和产品设计中，计算机及其图形设备被用来帮助设计师进行设计工作。称为计算机辅助设计(ComputerAidedDesign) oCAD的系统能够准确模拟机械零件的运动，适用于十种刚性模型。如果布料是一种柔性物体。不同的布料材料和不同的布料制造方法，甚至不同的布料裁剪和缝制方法都会导致布料的不同变形。特别是在外力的作用下，布料容易产生很大的变形。因此，布料模拟不合适，因为采用了{刚性模型。到目前为止，二维服装计算机辅助设计系统已经广泛应用于十个服装设计领域，迫切需要开发二维服装计算机辅助设计系统，即建立一个基于十种物理属性并能反映布料或服装特征的模型，实现布料变形的模拟系统，利用Ifn开发二维服装计算机辅助设计系统和虚拟试衣系统，从而在服装设计过程中随时观察石头的演示效果，大大节省原材料和服装的开发时间。商业领域:从服装生产商和销售商的角度来看，快速逼真的仿真算法生成的布料仿真软件可以帮助服装生产商设计高质量的服装，高效生产服装:Ifn随着电子商务技术的发展，服装销售商可以将他们的产品放到互联网上，客户可以通过浏览虚拟服装店的虚拟服装展示来决定是否订购服装，这使得网上购物成为可能，同时也大大节省了企业的销售成本。此外，电子游戏也是布料动态仿真技术的一个重要应用领域。我相信界面生动的产品会更有竞争力。综上所述，研究织物的计算机动态模拟具有实用价值。

        1.2布料动态模拟技术研究现状及存在的问题研究人员针对布料的计算机模拟开展了许多工作。1986年，Weir\"}首次提出一种基十几何的布料模拟方法。该方法通过在悬链线间进行插值形成曲面来模拟布料自由悬挂时的状态。然}fn这种方法模拟布料的效果较为简单，不能模拟出褶皱状态。同年，Feynmann}3}提出了基十连续力学的布料悬挂模型，与Weil的方法相比，较为完善。此后，为模拟特殊情况下布料的形变状态，Hinds「\"}\'」等和Ngc6」等采用了纯几何变换方法。随之，Hadap};}等人又提出采用纹理与几何相结合的方法对布料的褶皱状态进行模拟。上述基十几何的布料模拟方法都需要用户的干预，并目‘仅能适用十一些特殊情况。由十没有考虑布料的质量、弹性系数等物理因素，因}fn很难逼真地模拟出布料的动态效果。因此，为了提高布料模拟的真实感，许多研究者相继提出了各种物理模型进行布料的运动变形模拟。Te:z叩