实时流体模拟中边界检测方法的改进

基于物理的流体模拟近年来成为了计算机图形学和动画领域的研究热点,其方法在总体上可以分为欧拉法和拉格朗日法,其中基于拉格朗日法的流体模拟在处理边界时一般采取单元格标志的方法,这种方法精度较低且细节表现力不强。引入刚体碰撞检测的方法,对流体边界模型和算法进行了改进,通过对流体边界的预处理加速了碰撞检测的过程,使流体的边界不限于标志为边界的单元格,而是自由的面或线段。用例证明改进的算法提高了碰撞的精确度,增强了算法的实用性、灵活性和模拟的真实感。     

一种支持触觉反馈的膜组织变形仿真方法

针对一类面模型的软组织变形触觉仿真问题,提出了一种基于半边数据结构和AABBs（Aligned Axis Bounding Boxes）树结构混合的碰撞检测响应方法,命名为层次半边观察法,以适应触觉反馈计算的高帧率要求。触觉反馈仿真了膜组织的粘弹性力和粘滞性摩擦效果。粘滞性摩擦由修改的滞滑摩擦模型实现。膜组织的变形基于简单的质点弹簧模型建模。实验表明,提出的方法与单一的使用AABBs树结构方法相比,具有较高效率。记录的力反馈曲线清晰的反映了膜组织的粘滞性摩擦特征。该方法将是建立白内障虚拟手术仿真器的基础。     

Present-day crustal movement in China continent and its southeast coast region

Based on the observations of global positioning system (GPS) , a movement model for quantitatively describing the seven continent blocks in China, Tibet, Sichuan-Yunnan, Gansu-Qinghai, Xingjiang, the South China, the North China and Heilongjiang is established, and the derived velocity field (1994—1996) is consistent with the focal mechanism " P" stress axis field and the geological model on the whole. China continent moves toward east (including N\E, NE, E, EES and ES) . Furthermore, the intrablock deformation model for Fujian and its neighboring sea region is also established. The derived velocity field and strain rate field (1995—1997) show that along with the southeast coastal region, the whole China moves toward southeast. There are compression from sea to continent in the northwest direction and extension in the northeast direction. The direction of principal stress axis at present is NW (NWW) SE (SEE) . The collision of India plate with Eurasian plate plays a major role in the crustal movement of China continent, while the collision and pushing of Philippine plate play the direct and important role in the crustal movement and strong earthquake gestation in the southeast eoastal region of China continent.     

雾航情况下PIDVCA算法分析与仿真

为进一步测试验证船舶拟人智能避碰决策（PIDVCA）算法,在互见的左交叉会遇局面的雾航情况下结果是否合理有效,基于《1972国际海上避碰规则》,以左舷来船为对象,采用几何作图分析互见的左交叉会遇局面在雾航情况下不同交汇特征的避让方法,利用集成有PIDVCA算法的船舶智能操控（SIHC）仿真测试平台进行仿真测试。测试结果证明算法的合理性、有效性和经济性。该研究对算法的优化及实际应用具有参考价值。     

带有领导者的多智能体避障队形控制

研究了一类带有领导者的多智能体系统队形控制问题,在实现期望队形过程中同时考虑避撞和避障问题.改进了现有避撞与避障势函数的构造方法,并基于势函数的方法设计了控制策略,在控制策略的作用下,带有领导者的多智能体系统实现了期望的队形和避撞、避障控制目标.最后,通过仿真说明所提方法的有效性和可行性.     

基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法

针对车铣复合数控加工仿真碰撞检测精确度低的问题,提出了一种基于改进OBB包围盒的快速碰撞检测算法.该算法基于改进的OBB包围盒算法,利用车铣复合加工仿真碰撞检测的结果,创建碰撞单元组的包围盒及层次包围盒树;通过粗检阶段计算出包围盒树的相交节点集合,计算得到发生碰撞的三角形面片集合;应用回退技术,解得初始碰撞时间及位置.实例验证结果表明,该算法有效提高了车铣复合数控加工碰撞检测的精确度.     

优化集成系统平台的建立及其应用研究

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.     

液滴与液面碰撞对冲聚合现象研究

液滴撞击是一个复杂的过程,溅射堆积与被抛射体的速度密切相关。在撞击过程中,除了可以观察到常见的一般溅射外,还经常可以观察到在撞击中心区域的强烈抛射现象,这些被强烈抛射的物体是如何产生并获得较大的抛射速度一直未能被清晰揭示。利用牛顿碰撞定律,研究了被抛射体获得较大抛射速度的一种途径,即撞击的对冲聚合效应。不考虑液滴撞击液面过程中的复杂动力学及热力学过程,将撞击对冲聚合过程简化为两次非弹性碰撞过程,建立了撞击对冲聚合模型。该模型非常简洁地得出了碰撞过程中的被抛射体的速度以及撞击过程中的总动能转化为热能的比率。由于天体撞击过程与液滴撞击过程具有一定的可比性,研究结果对于理解天体撞击抛射和撞击熔融现象非常有意义。     

基于GJK的凸体快速连续碰撞检测研究

针对一段时间内的多个运动物体之间的碰撞检测,提出一种基于距离算法(Gilbert-Johnson-Keerthialgorithm,GJK算法)的凸体快速连续碰撞检测算法,该算法主要通过判断一段时间内两物体之间的最小距离是否为零来检测碰撞发生情况。首先利用GJK算法在有限步骤内计算得到最小距离,检测两物体是否发生碰撞;若两物体发生碰撞,进而利用ray-casting算法确定发生碰撞的精确位置,根据环境要求做出相应响应,调整运动物体位置。仿真结果表明,对多个运动物体间的连续碰撞检测,该算法有较高的实时性和准确性。     

无线传感器网络冲突自适应S-MAC协议

在无线传感器网络中,由于S-MAC协议的竞争窗口固定,导致其网络的适应性差．利用马尔可夫链数学模型对网络性能参数进行分析。并提出了一种冲突自适应S-MAC协议．新协议采用指数退避机制。并引入退避长度和信道忙计数器来估计当前信道的冲突概率,使节点自适应调整竞争窗口大小,提高网络性能．仿真结果表明,新协议不仅能很好适应网络流量变化．而且在能耗和吞吐量性能方面较S-MAC协议有明显改善．