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耦合无网格迦辽金与质点弹簧实现软组织形变仿真 被引量:11
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作者 刘雪梅 毛磊 +1 位作者 李运华 郝爱民 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期1-6,共6页
软组织形变仿真是虚拟手术系统的关键技术.针对目前软组织形变仿真方法存在的问题,基于黏弹性力学模型提出了无网格伽辽金(EFG)与质点弹簧(MS)耦合的软组织形变仿真方法.在手术区域即大变形和拓扑改变区域采用EFG,其他区域采用MS方法,2... 软组织形变仿真是虚拟手术系统的关键技术.针对目前软组织形变仿真方法存在的问题,基于黏弹性力学模型提出了无网格伽辽金(EFG)与质点弹簧(MS)耦合的软组织形变仿真方法.在手术区域即大变形和拓扑改变区域采用EFG,其他区域采用MS方法,2个区域之间建立过渡单元;在过渡单元内建立过渡节点,根据过渡节点必须满足位移和力平衡条件来实现2个区域的无缝耦合.对人体肝脏的形变仿真实验结果表明,该方法是有效的. 展开更多
关键词 虚拟手术 形变仿真 黏弹性 无网格伽辽金 质点弹簧
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基于隐式积分的树叶形变快速仿真 被引量:1
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作者 魏敬敬 刘学慧 +1 位作者 陈彦云 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期451-459,共9页
针对秋天树叶形变过程的仿真问题,在双层质点-弹簧模型的基础上,提出一种半过程半物理的树叶形变快速仿真算法.由于同时调节叶肉和叶脉弹簧系数会使得树叶形变不易控制,因此对叶脉和叶肉分开进行模拟:为叶脉设计一种目标形态,叶脉形变... 针对秋天树叶形变过程的仿真问题,在双层质点-弹簧模型的基础上,提出一种半过程半物理的树叶形变快速仿真算法.由于同时调节叶肉和叶脉弹簧系数会使得树叶形变不易控制,因此对叶脉和叶肉分开进行模拟:为叶脉设计一种目标形态,叶脉形变序列的中间形态可以通过对初态和终态的插值得到,叶肉会在叶脉形变引发的弹簧力的牵引下发生相应的形变,质点-弹簧系统会在阻尼的作用下趋于稳定,上述过程是一个不断循环迭代的过程;针对显式积分求解器求解时间过长和不稳定的缺点,采用大时间步长的隐式积分求解器以显著地提高系统的稳定性和求解效率.算法分析和实验结果表明,该算法可以稳定、快速、逼真地模拟秋天树叶老化过程中几何形态的变化过程. 展开更多
关键词 树叶老化 质点-弹簧系统 形变仿真 隐式积分 快速算法
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基于改进弹簧-质点模型的柔性绳索仿真 被引量:12
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作者 王崴 周诚 +2 位作者 杨云 王晓军 瞿珏 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期2230-2236,共7页
针对虚拟吊装训练系统中柔性绳索模拟仿真时存在的实时性、逼真程度较差等问题,基于物理建模提出了一种蜂窝状弹簧-质点模型应用于绳索形变仿真.该模型依据绳索细长、柔韧等特点,将传统正方形弹簧质点网格改进为蜂窝状弹簧-质点模型,其... 针对虚拟吊装训练系统中柔性绳索模拟仿真时存在的实时性、逼真程度较差等问题,基于物理建模提出了一种蜂窝状弹簧-质点模型应用于绳索形变仿真.该模型依据绳索细长、柔韧等特点,将传统正方形弹簧质点网格改进为蜂窝状弹簧-质点模型,其由多簇六边形立柱状弹簧-质点包围而成,绳索各部分质量均匀分布,质点间设置4种弹簧模拟绳索内部弯曲、扭转、拉伸等形变特性;为加快求解速度同时保证精度要求,使用改进的Verlet-梯形预测-校正法对数值计算进行求解.仿真结果表明,文中模型是可行的;数值计算结果表明,Verlet-梯形预测-校正法在效率、精度方面均优于其他数值计算方法. 展开更多
关键词 虚拟吊装 柔性绳索 蜂窝状弹簧-质点 形变仿真 数值计算
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基于自适应混合肝脏模型的建立
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作者 陈卫东 赵国志 朱奇光 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期360-364,共5页
基于黏弹性力学模型,建立一种自适应无网格迦辽金与广义表面网格混合模型。手术区采用自适应无网格迦辽金法,非手术区采用广义表面网格法,在手术区域和非手术区域之间建立过渡区域,过渡结点满足力和位移的平衡,以实现两个区域的无缝耦... 基于黏弹性力学模型,建立一种自适应无网格迦辽金与广义表面网格混合模型。手术区采用自适应无网格迦辽金法,非手术区采用广义表面网格法,在手术区域和非手术区域之间建立过渡区域,过渡结点满足力和位移的平衡,以实现两个区域的无缝耦合。基于此模型,对人体肝脏进行形变仿真实验。实验表明,该模型在与无网格迦辽金模型形变状况相同的前提下,单步执行时间由17.4 ms降低到12.9 ms,帧频由57.47帧/s提高到77.52帧/s。该模型继承了无网格迦辽金模型的优点,同时提高了模型的实时性。 展开更多
关键词 虚拟手术 无网格迦辽金 广义表面网格 形变仿真
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融合位置动力学的物理建模优化方法研究
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作者 罗丹 张禹 李佳 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第12期2707-2714,共8页
为了满足物理建模的真实性和实时性要求,本文提出了一种基于虚拟手术系统中软组织形变仿真方法.该方法将弹簧力、系统外力与位置动力学的约束函数产生的约束力相结合,在位置动力学的基础上加入了改进的三参量质点弹簧模型,在弹力计算中... 为了满足物理建模的真实性和实时性要求,本文提出了一种基于虚拟手术系统中软组织形变仿真方法.该方法将弹簧力、系统外力与位置动力学的约束函数产生的约束力相结合,在位置动力学的基础上加入了改进的三参量质点弹簧模型,在弹力计算中引入了软组织的非线性、粘弹性,并参与约束投影过程,与位置动力学约束力的合力修正质点运动.该方法既考虑了软组织作为有机高聚物的粘弹性、非线性、不可压缩性等生物力学特性,同时又保留了位置的动力学方法的快速性及稳定性.通过仿真数据,得到改进的三参量模型中四面体网格划分的最佳边长,证明了该模型的蠕变和松弛特性.利用Geomagic Touch力反馈设备完成肝脏等器官的实时模拟,证明了此方法的实用性和有效性. 展开更多
关键词 物理建模 位置动力学 形变仿真
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Numerical simulation analysis for deformation deviation and experimental verification for an antenna thin-wall parts considering riveting assembly with finite element method 被引量:7
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作者 PAN Ming-hui TANG Wen-cheng +1 位作者 XING Yan NI Jun 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第1期60-77,共18页
In the process of thin-wall parts assembly for an antenna,the parts assembly deformation deviation is occurring due to the riveting assembly.In view of the riveting assembly deformation problems,it can be analyzed thr... In the process of thin-wall parts assembly for an antenna,the parts assembly deformation deviation is occurring due to the riveting assembly.In view of the riveting assembly deformation problems,it can be analyzed through transient and static simulation.In this work,the theoretical deformation model for riveting assembly is established with round head rivet.The simulation analysis for riveting deformation is carried out with the riveting assembly piece including four rivets,which comparing with the measuring points experiment results of riveting test piece through dealing with the experimental data using the point coordinate transform method and the space line fitting method.Simultaneously,the deformation deviation of the overall thin-wall parts assembly structure is analyzed through finite element simulation;and its results are verified by the measuring experiment for riveting assembly with the deformation deviation of some key points on the thin-wall parts.Through the comparison analysis,it is shown that the simulation results agree well with the experimental results,which proves the correctness and effectiveness of the theoretical analysis,simulation results and the given experiment data processing method.Through the study on the riveting assembly for thin-wall parts,it will provide a theoretical foundation for improving thin-wall parts assembly quality of large antenna in future. 展开更多
关键词 thin-wall parts assembly assembly deformation deviation theoretical deformation model finite element simulation measuring experiment
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