System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 弹性体的模拟方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸_技高网
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弹性体的模拟方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

技术编号:44491962 阅读:0 留言:0更新日期:2025-03-04 17:57
本申请涉及弹性体模拟技术领域,具体提供一种弹性体的模拟方法、装置、电子设备及存储介质,旨在解决传统有限元方法进行材料模拟时仿真的速度和规模受限的问题。为此目的,本申请的弹性体的模拟方法包括:每隔预设时间步,构建用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,目标矩阵方程包括压强稳定矩阵;利用多重网格法求解目标矩阵方程,得到求解结果;基于求解结果,更新用于模拟目标弹性体的几何模型参数。本申请通过上述方法,能够避免目标弹性体在模拟的过程中发生体积锁定问题,使得模拟数值稳定,提高了模拟精度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及弹性体模拟,具体涉及一种弹性体的模拟方法、装置、电子设备及存储介质


技术介绍

1、在物理仿真中,弹性材料的不可压缩性是一个常见的性质,尤其是在人类组织、脂肪、橡胶和水凝胶等材料的仿真中。不可压缩性的体现是材料在变形时体积保持不变,而这对于精确模拟材料的物理行为至关重要。例如,在虚拟手术中模拟人体器官的行为、在动画中模拟柔软的物体(如肌肉),以及在工程中对材料进行安全性分析时,均需要考虑这一因素。

2、传统的有限元方法通常用于弹性材料的仿真,但随着材料的泊松比接近0.5,也就是材料变得越不可压缩,模拟的数值系统变得非常刚性,容易出现锁定现象,即使在材料的杨氏模量(描述软硬程度)保持不变的情况下,只增大泊松比,数值模拟的结果也会越来越硬。这种现象使得传统有限元方法在处理接近不可压缩的材料时精度下降,甚至可能导致数值不稳定,进而使得弹性材料的仿真的过程中,仿真的速度和规模受限。


技术实现思路

1、本申请针对上述现有技术的不足提出的一种弹性体的模拟方法、装置、电子设备及存储介质。

2、第一方面,本申请实施例提供了一种弹性体的模拟方法,包括:每隔预设时间步,构建用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,所述目标矩阵方程包括压强稳定矩阵;利用多重网格法求解所述目标矩阵方程,得到求解结果;基于所述求解结果,更新用于模拟所述目标弹性体的几何模型参数。

3、第二方面,本申请实施例提供了一种弹性体的模拟装置,包括:构建模块,用于每隔预设时间步,构造用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,所述目标矩阵方程包括压强稳定矩阵;求解模块,用于利用多重网格法求解所述目标矩阵方程,得到求解结果;更新模块,用于基于所述求解结果,更新用于模拟所述目标弹性体的几何模型参数。

4、第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时,实现上述第一方面所述的方法。

5、第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现上述第一方面所述的方法。

6、本申请实施例中提供的技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

7、本申请实施例的弹性体的模拟方法每隔预设时间步,构建用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,目标矩阵方程包括压强稳定矩阵;利用多重网格法求解目标矩阵方程,得到求解结果;基于求解结果,更新用于模拟目标弹性体的几何模型参数。本申请通过上述方法,能够避免目标弹性体在模拟的过程中发生体积锁定问题,使得模拟数值稳定,提高了模拟精度。

8、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变的明显,或通过本申请的实践了解到。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种弹性体的模拟方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述构造用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,包括:

3.根据权利要求2所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述目标矩阵方程如下公式所示:

4.根据权利要求3所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述利用多重网格法求解所述目标矩阵方程,得到求解结果,包括:

5.根据权利要求4所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述几何模型包括多个顶点,所述对包含有预设的初始位置自由度和初始压强自由度的初始矩阵进行平滑化处理,得到第一候选矩阵,包括:

6.根据权利要求4所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述对所述第一候选矩阵进行稀疏化差值处理,得到第二候选矩阵,包括:

7.根据权利要求4所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,对所述第二候选矩阵方程进行求解,包括:

8.一种弹性体的模拟装置,其特征在于,包括:

9.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时,实现权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1-7任一项所述的方法。

...

【技术特征摘要】

1.一种弹性体的模拟方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述构造用于模拟目标弹性体的目标矩阵方程,包括:

3.根据权利要求2所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述目标矩阵方程如下公式所示:

4.根据权利要求3所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述利用多重网格法求解所述目标矩阵方程,得到求解结果,包括:

5.根据权利要求4所述的弹性体的模拟方法,其特征在于,所述几何模型包括多个顶点,所述对包含有预设的初始位置自由度和初始压强自由度的初始矩阵进行平滑化处理,得到第一候选矩阵,包括:

6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:阮良旺王滨刘天添陈宝权
申请(专利权)人:北京大学
类型:发明
国别省市:

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