[发明专利]一种布料形变实时模拟方法

权利要求书

1.一种布料形变实时模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将布料参数初始化，并建立布料的质点弹簧模型；

步骤S2，对所述布料的内部力和外部力进行受力计算；

步骤S3，根据质点运动方程进行数值积分，求解得到所述布料上的各所述质点的位置；

步骤S4，通过约束弹簧拉伸更新所述质点的位置；

步骤S5，检测是否有阻碍所述质点运动的障碍物，

若是，则结合障碍物碰撞情况动态更新所述质点的运动位置；

若否，则按照动态质点修正法动态更新所述质点的运动位置；

步骤S6，判断布料形变模拟过程是否结束，

若是，则退出布料形变模拟过程；

若否，则返回所述步骤S2。

2.如权利要求1所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，所述质点弹簧模型为基于四边形网格的质点弹簧模型或基于三角形网格的质点弹簧模型。

3.如权利要求1所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过以下公式计算所述布料的所述内部力：

上式中，F_intertal(i)表示所述布料的所述内部力，所述内部力包括所述布料的弹性力和所述布料的弹簧内部的阻尼力

j是与质点i相连的质点；

为质点i与质点j间的弹簧刚度；

为质点i与质点j间的阻尼系数；

质点i和质点j在所述布料上的位置分别为x_i和x_j；

质点i和质点j的位移速度分别为v_i和v_j；

质点i和质点j两质点间的弹簧原长为

为质点i到质点j的单位向量。

4.如权利要求1所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，所述布料的所述外部力包括重力、风力、外部阻尼力或用户虚拟力中的任意一种或多种。

5.如权利要求4所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，所述布料上的每个所述质点所受重力F_gravity通过以下公式计算：

F_gravity＝mg＝Mg/n

上式中，M为所述布料的总质量；

g为重力加速度；

n为所述布料上的所述质点的数量。

6.如权利要求4所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，当所述质点弹簧模型为基于四边形网格的质点弹簧模型时，作用在所述布料上的所述风力可通过以下方法计算而得：

将所述布料上的每个四边形网格分解为两个三角面片；

通过以下公式计算作用在每个所述三角面片上的所述风力；

F_wind＝C_wind[(V_wind-V_triangle)×Normal]Normal

上式中，C_wind为作用在所述三角面片上的所述风力的阻尼系数；

Normal是所述三角面片的单位法向量；

V_wind为作用在所述三角面片上的风速；

V_triangle为所述三角面片的运动速度。

7.如权利要求4所述的布料形变实时模拟方法，其特征在于，所述布料的所述外部阻尼力通过以下公式计算而得：

上式中，F_damp表示质点j施加给质点i的总阻尼力；

C_damp为阻尼系数；

v_i表示质点i的运动速度；

v_j表示质点j的运动速度；

R表示与质点i相连的弹簧的集合。