弹性杆上滑动环的动力学建模与增量潜能公式
摘要：刚性环与柔性电缆之间的机械相互作用在日常生活（悬挂衣物）和工程系统（关闭系留网）中广泛存在。本文提出了一种用于动态分析可变形一维（1D）杆状对象上滑动环的降阶方法。与将联接环离散为多个节点和边以便于接触检测和数值模拟相反，我们使用一个点以降低数值模型的阶数。为了实现滑动环和柔性杆之间的非偏离条件，我们基于递增势理论推导出了一个新型的屏障函数，并通过滞后耗散形式获得了切向摩擦交互。所提出的屏障函数和相关的摩擦函数是$C^{2}$连续的，因此非线性弹性动力学系统可以通过隐式时间步进方案进行变分求解。该数值框架首先被应用于简单的示例中，其中解析解可用于验证。然后，考虑多个复杂的实际工程示例以展示所提方法的有效性。简化的环对杆交互模型能够为图像动画提供逼真的视觉效果，并且还能支持空间碎片清除系统的优化设计。
作者：Weicheng Huang, Peifei Xu, Huaiwu Zou, Hanwu Liu, Wenmiao Yang, Zhaowei Liu
论文ID：2208.01238
分类：Graphics
分类简称：cs.GR
提交时间：2023-01-19