基于广义胡克定律的弹性绳索拉伸研究

摘要：

随着计算机性能不断提升,虚拟现实技术不断发展,工程开发中对于虚拟模具的要求不断提高,高效利用计算机性能达到视觉上的物理真实感已经成为衡量虚拟现实技术的关键指标.基于弹性力学本构方程,运用物理学中广义胡克定律,引入双曲线颈缩模型,改进计算机图形学中基于位置的动力学模拟的软体绳索,综合考虑功耗和性能之间的平衡,研究软体类弹性绳索在拉伸时的多种形变情况,建立起泊松比和极限收缩半径可调的弹性绳索动态拉伸数学模型,在Unity平台进行动画效果仿真.实现了三类情况下视觉上可信的仿真,包括弹性绳索在弹性限度内,不同泊松比时,符合纵横物理变化规律的拉伸动画效果;弹性绳索超过弹性限度时,在缺陷处出现颈缩现象的拉伸动画效果;以及弹性绳索超过伸长极限时,发生断裂的拉伸动画效果.最终成功将其应用到实际的虚拟现实工程中,模拟了安全培训中施工工人佩戴安全绳发生意外坠落的虚拟现实场景,取得了较好的真实体验效果.

关键词：虚拟现实、广义胡克定律、基于位置的动力学、弹性绳索、安全培训

所属期刊栏目：32

分类号：TP391.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：上海市科委科研计划项目19511105503

在线出版日期：2022-07-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：138-144