一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法 被引量：21

1

作者 刘晓东 姚兰 +1 位作者 邵付东 王颖 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期141-144,157,共5页

提出了一种基于混合层次包围盒(BVH)的快速碰撞检测算法,它将固定方向凸包(FDH)包围盒与沿坐标轴方向的包围盒(AABB)相结合,吸收了基于图像的碰撞测算法的优点,利用了图形硬件的计算能力.算法在预处理阶段为待测物体的凸块构造FDH包围盒... 提出了一种基于混合层次包围盒(BVH)的快速碰撞检测算法,它将固定方向凸包(FDH)包围盒与沿坐标轴方向的包围盒(AABB)相结合,吸收了基于图像的碰撞测算法的优点,利用了图形硬件的计算能力.算法在预处理阶段为待测物体的凸块构造FDH包围盒树,然后在逐步求精的过程中遍历该树并进行初步碰撞检测,最后通过建立AABB包围盒快速设置视域参数,在对凸块绘制的同时进行精确求交,实时得到碰撞检测的结果.实验结果表明,所提算法可以较好地解决形状复杂刚体的实时碰撞检测问题,检测速度比经典算法RAPID和RECODE分别提高了约17%和20%. 展开更多

关键词 实时检测 层次包围盒 固定方向凸包 刚体碰撞

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一种基于可能碰撞集的碰撞检测方法 被引量：3

2

作者 罗冠 郝重阳 樊养余 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2003年第9期1067-1072,共6页

为了提高虚拟环境中碰撞检测的实时性和有效性,提出了一种基于可能碰撞集的碰撞检测方法.该方法首先通过预测环境中刚体在当前帧和下一帧之间的可能运动轨迹来构建一个各边与世界坐标系各坐标轴平行,且包围该运动轨迹的包围盒;然后利用... 为了提高虚拟环境中碰撞检测的实时性和有效性,提出了一种基于可能碰撞集的碰撞检测方法.该方法首先通过预测环境中刚体在当前帧和下一帧之间的可能运动轨迹来构建一个各边与世界坐标系各坐标轴平行,且包围该运动轨迹的包围盒;然后利用空间平铺技术来快速检测与某一平铺单元同时相交的轨迹包围盒,即可得到当前帧的可能碰撞集;接着对可能碰撞集中的刚体对进行最早碰撞时间tmin的求解,并根据tmin进行排序;最后只对具有最小tmin值的刚体对进行碰撞检测.仿真试验结果表明,与目前已有的碰撞检测算法相比,该方法简单、快速,不仅可以有效解决多个刚体环境中碰撞发生的次序问题,同时,该方法还能保证碰撞检测的完整性和唯一性.另外,理论和实践也证明了该方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 碰撞检测 可能碰撞集 空间平铺技术 动力学 虚拟环境技术

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多刚体系统分离策略及释放动力学研究 被引量：8

3

作者 罗操群 孙加亮 +2 位作者 文浩 胡海岩 金栋平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期503-513,共11页

紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率,简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放... 紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率,简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放问题,研究在轨分离策略及释放过程动力学.首先,考虑刚体相对运动及姿态变化,基于虚功原理及自然坐标方法建立单个刚体的动力学模型.考虑多刚体系统在轨分离释放阶段的轨道运动和连接约束变化,计入分离时刚体间的相互作用,利用拉格朗日乘子法获得含连接约束的非线性动力学模型.考虑到实际工程应用,在多刚体系统分离释放阶段,通过安装在刚体间每个接触表面4个角上的弹射装置实现自主分离.其次,为保证分离过程中刚体之间无碰撞发生,规划了多刚体系统的分离时序,并基于不同弹射方向及分离顺序设计了两种分离释放方案.最后,通过算例研究分析了在轨分离释放过程中刚体的非线性动力学行为,验证了分离释放方案的有效性. 展开更多

关键词 多刚体系统 分离释放 弹射 约束 碰撞

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Unity3D物理引擎中刚体组件在AR碰撞设计中的运用 被引量：6

4

作者 曾贞 《信息与电脑》 2019年第23期101-103,共3页

AR(增强现实)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息,通过计算机技术等模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越... AR(增强现实)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息,通过计算机技术等模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。为了更好地实现AR(增强现实)碰撞设计效果,获得身临其境的体验,笔者分析了Unity3D物理引擎中刚体组件在AR碰撞设计中的运用。 展开更多

关键词 AR(增强现实) 引擎 刚体 碰撞

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轮-阜机构的动力学模拟

5

作者 袁迪 袁卫锋 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期659-665,共7页

受滚木运输的启发,设计了一种轮-阜复摆互动机构,通过在两个平面上分别构造摆轮和凸台阵列,可实现平面之间的平稳滑动。为了研究滑动中接触面间法向力和切向力的关系,建立了轮-阜机构的系统动力学微分方程,并基于Runge-Kutta方法提出一... 受滚木运输的启发,设计了一种轮-阜复摆互动机构,通过在两个平面上分别构造摆轮和凸台阵列,可实现平面之间的平稳滑动。为了研究滑动中接触面间法向力和切向力的关系,建立了轮-阜机构的系统动力学微分方程,并基于Runge-Kutta方法提出一种迭代算法对之求解,计算摆轮和凸台相互碰撞所产生的滑动阻力。数值仿真结果表明,合理设置轮-阜机构的几何参数,可以减少接触面相互滑动中的能量损耗,从而大幅提高法向载荷和等效切向阻力之间的比值。在理论分析的基础上,制造了相应的实物模型进行实验验证,结果显示该机构可以实现平稳的滑动,且切向驱动力可低于法向载荷的百分之一,从而验证了该机构的可行性。 展开更多

关键词 刚体碰撞 动力学仿真 轮-阜结构 RUNGE-KUTTA方法 摩擦副

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平面运动刚体的恢复系数公式的推导 被引量：5

6

作者 张九铸 《大学物理》 北大核心 2009年第8期23-24,共2页

针对平面运动刚体的碰撞,给出了恢复系数公式的一种证明方法.

关键词 平面运动 刚体 碰撞 恢复系数 质心

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碰撞问题中的动量和角动量守恒辨析

7

作者 邱红梅 秦吉红 +1 位作者 徐美 刘丽华 《大学物理》 2023年第10期6-9,30,共5页

本文以刚体力学中最典型的物体与直杆的碰撞问题为例,从分析受力的角度,对动量守恒和角动量守恒定律的应用条件进行了讨论,以加深对两个守恒定律的理解,希望对教师教学或学生自学起到一定的借鉴作用.

关键词 刚体力学 碰撞 动量守恒 角动量守恒

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海洋液压冲击打桩锤机-液系统联合仿真分析 被引量：4

8

作者 孙远韬 骆礼福 +2 位作者 秦仙蓉 张氢 赵坤 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第4期329-334,共6页

以近海施工的液压冲击打桩锤为研究对象,基于刚体动力学、牛顿碰撞理论以及液压-气动理论,建立某型海洋打桩锤机械冲击系统和液压系统模型,并通过AMESim和ADAMS软件,建立了打桩锤的虚拟样机,完成了液压冲击打桩锤机-液系统的多次沉桩过... 以近海施工的液压冲击打桩锤为研究对象,基于刚体动力学、牛顿碰撞理论以及液压-气动理论,建立某型海洋打桩锤机械冲击系统和液压系统模型,并通过AMESim和ADAMS软件,建立了打桩锤的虚拟样机,完成了液压冲击打桩锤机-液系统的多次沉桩过程的仿真分析.沉桩仿真结果与现场沉桩记录充分接近,验证了所建立模型仿真分析的合理性. 展开更多

关键词 液压冲击打桩锤 机-液系统联合仿真 刚体动力学 牛顿碰撞理论 机械冲击系统

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刚体与质点碰撞实例分析 被引量：2

9

作者 王成会 陈时 +1 位作者 莫润阳 边小兵 《大学物理》 北大核心 2015年第10期35-38,共4页

在Cowley等的子弹和木块碰撞实验的基础上分析了能量守恒、动量守恒以及角动量守恒的应用环境,展示了质点和刚体相互作用特征.

关键词 质点 刚体 碰撞

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一种考虑摩擦的刚体碰冲计算方法 被引量：2

10

作者 肖麟玉 《上海铁道大学学报》 CAS 1996年第1期1-6,共6页

建立了有摩擦的刚体碰冲动力学基本方程式，并用作者提出的沿接触面切向有摩擦滑动反向的碰冲问题的一种计算方法。分别以单个刚体及复摆与固定面的碰冲为例进行了计算，并与Ｂｒａｃｈ及Ｋａｎｅ的计算结果进行了比较。结果表明：若不... 建立了有摩擦的刚体碰冲动力学基本方程式，并用作者提出的沿接触面切向有摩擦滑动反向的碰冲问题的一种计算方法。分别以单个刚体及复摆与固定面的碰冲为例进行了计算，并与Ｂｒａｃｈ及Ｋａｎｅ的计算结果进行了比较。结果表明：若不计及滑动反向，将使结果产生谬误。从而解释了Ｋａｎｅ在计算中出现的疑惑。 展开更多

关键词 刚体动力学 碰撞 摩擦 计算方法

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冗余约束多刚体系统摩擦碰撞问题的数值求解方法 被引量：2

11

作者 高海涛 张志胜 +1 位作者 曹杰 史金飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期26-29,共4页

针对冗余约束多刚体系统的摩擦碰撞问题,以牛顿恢复系数作为碰撞终止条件,以离散化的系统动力学方程和线性规划理论为基础,建立了相应的混合互补模型。为有效求解该模型,利用最小二乘法和线性化方法,将混合互补模型转化为标准的线性互... 针对冗余约束多刚体系统的摩擦碰撞问题,以牛顿恢复系数作为碰撞终止条件,以离散化的系统动力学方程和线性规划理论为基础,建立了相应的混合互补模型。为有效求解该模型,利用最小二乘法和线性化方法,将混合互补模型转化为标准的线性互补模型,用线性互补模型的求解算法进行数值求解。接着,提出一种直接投影修正算法对碰撞计算过程进行修正,有效防止了碰撞加剧约束违约的现象。最后,通过一个算例,验证了数值求解方法和修正算法的有效性。 展开更多

关键词 冗余约束 多刚体 摩擦 碰撞 数值方法

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刚体与弹性半空间正向碰撞界面应力脉冲特征 被引量：2

12

作者 谢宏 曾志平 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2091-2095,共5页

通过对无限长圆柱体侧面与弹性半空间正向碰撞时的界面应力脉冲特征进行分析,基于圆柱体、接触界面以及弹性半空间的物理及几何参数,建立圆柱体的运动方程,得出圆柱体运动状态参数,推导界面及界面质点元应力脉冲表达式,揭示应力脉冲特征... 通过对无限长圆柱体侧面与弹性半空间正向碰撞时的界面应力脉冲特征进行分析,基于圆柱体、接触界面以及弹性半空间的物理及几何参数,建立圆柱体的运动方程,得出圆柱体运动状态参数,推导界面及界面质点元应力脉冲表达式,揭示应力脉冲特征,研究成果可为有限边界的碰撞界面应力研究提供参考。 展开更多

关键词 弹性半空间 刚体 碰撞 界面 应力波 脉冲特征

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基于约束的刚体碰撞响应仿真研究与应用 被引量：2

13

作者 李乾 徐华 +1 位作者 张越 程芳 《计算机仿真》 北大核心 2020年第3期338-342,共5页

为了解决虚拟场景中刚体碰撞与穿透问题,采用了一种基于约束的碰撞响应方法。根据刚体之间的穿透深度和在碰撞点处的相对速度,判定不同的碰撞状态。通过将多刚体碰撞和多点碰撞分割为单个碰撞,以刚体在碰撞点相对速度法向分量构建法向约... 为了解决虚拟场景中刚体碰撞与穿透问题,采用了一种基于约束的碰撞响应方法。根据刚体之间的穿透深度和在碰撞点处的相对速度,判定不同的碰撞状态。通过将多刚体碰撞和多点碰撞分割为单个碰撞,以刚体在碰撞点相对速度法向分量构建法向约束,切向分量构建切向摩擦约束。根据不同的碰撞状态以及牛顿恢复系数碰撞模型求取法向误差,并以碰撞点相对速度切向分量作为切向摩擦误差。结合约束与误差,得到碰撞的约束方程,联合刚体的动力学方程,迭代求解,计算碰撞之后刚体的速度,更新刚体的坐标与姿态,并计算刚体顶点在世界坐标系中的坐标。在虚拟矿山场景中进行了应用,仿真效果较好。 展开更多

关键词 刚体 约束 碰撞响应

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2D刚体碰撞的计算机实时模拟 被引量：1

14

作者 杨先卫 袁志军 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第2期153-155,共3页

将刚体力学与计算机技术相结合,介绍了对刚体的物理运动进行实时模拟的方法和步骤.通过Vector类封装的与向量运算相关的成员函数和操作符,对顶点对顶点、顶点对边这两种接触类型的碰撞侦测进行了探讨和研究,运用动量及动量矩定理计算了... 将刚体力学与计算机技术相结合,介绍了对刚体的物理运动进行实时模拟的方法和步骤.通过Vector类封装的与向量运算相关的成员函数和操作符,对顶点对顶点、顶点对边这两种接触类型的碰撞侦测进行了探讨和研究,运用动量及动量矩定理计算了碰撞刚体间的实际冲量公式,建立了刚体碰撞响应模型,从而实现对2D刚体碰撞的实时模拟. 展开更多

关键词 2D刚体 碰撞侦测 碰撞响应 实时模拟

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基于Havok引擎的物理碰撞与检测技术的研究与实现 被引量：1

15

作者 林海 《现代信息科技》 2021年第8期122-124,共3页

在Director开发平台下首先对Havok引擎进行初始化,其次设置场景中的重力、模型质量、刚体等各方面的属性,通过Havok引擎模拟真实的物理碰撞。最后对刚体与刚体、刚体与非刚体的碰撞检测进行分析研究,得出结论:基于Havok引擎的物理碰撞... 在Director开发平台下首先对Havok引擎进行初始化,其次设置场景中的重力、模型质量、刚体等各方面的属性,通过Havok引擎模拟真实的物理碰撞。最后对刚体与刚体、刚体与非刚体的碰撞检测进行分析研究,得出结论:基于Havok引擎的物理碰撞与检测技术在Director开发平台下适合游戏开发、模拟复杂的物理现象等虚拟现实的制作。 展开更多

关键词 刚体 Havok引擎 碰撞检测

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基于刚体碰撞理论的潜孔钻进系统能量传递分析 被引量：1

16

作者 吕闯 夏剑辉 +1 位作者 高波 徐雪锋 《凿岩机械气动工具》 2019年第3期54-57,共4页

潜孔钻进直接由活塞对钻头施加冲击能量,属于短杆冲击,类似刚体碰撞,应用应力波法对其能量传递过程进行分析局限性大,且较复杂。本文应用刚体碰撞理论对潜孔钻进系统的能量传递过程进行了分析,并对现有三种潜孔冲击器进行了能量传递对... 潜孔钻进直接由活塞对钻头施加冲击能量,属于短杆冲击,类似刚体碰撞,应用应力波法对其能量传递过程进行分析局限性大,且较复杂。本文应用刚体碰撞理论对潜孔钻进系统的能量传递过程进行了分析,并对现有三种潜孔冲击器进行了能量传递对比计算,其结果与实际情况基本一致。 展开更多

关键词 潜孔钻进 能量传递 刚体碰撞

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基于分层包围盒的线缆与刚性体碰撞检测算法 被引量：1

17

作者 马龙 任卫武 +1 位作者 沈杰 刘侃 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2014年第8期98-101,共4页

基于B样条绘制的线缆模型逼真度高、计算量小,被广泛应用于虚拟现实环境,但其碰撞检测算法鲜见研究。提出基于图像的算法,分3层对待检测链表中的刚性体和线缆进行碰撞检测。3层碰撞检测分别是:线缆包围盒与刚性体包围盒碰撞检测;线缆与... 基于B样条绘制的线缆模型逼真度高、计算量小,被广泛应用于虚拟现实环境,但其碰撞检测算法鲜见研究。提出基于图像的算法,分3层对待检测链表中的刚性体和线缆进行碰撞检测。3层碰撞检测分别是:线缆包围盒与刚性体包围盒碰撞检测;线缆与刚性体包围盒碰撞检测;面片层线缆与刚性体碰撞精确检测。每一层检测均基于模型在坐标面的投影是否相交来判断碰撞。应用表明:该算法能满足虚拟维修真实感的需要。 展开更多

关键词 线缆 刚性体 碰撞检测 虚拟维修

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刚体与弹性半空间重力正向碰撞界面应力特征 被引量：1

18

作者 谢宏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1461-1468,共8页

刚体与弹性半空间在重力作用下无初速度的接触过程可用碰撞作用描述;碰撞(接触)界面几何形状由刚体接触部分的廓形决定,弹性半空间接触界面各质点元获得刚体重力作用的速度激励后形成应力波向半空间深部传播;碰撞全过程刚体在重力与接... 刚体与弹性半空间在重力作用下无初速度的接触过程可用碰撞作用描述;碰撞(接触)界面几何形状由刚体接触部分的廓形决定,弹性半空间接触界面各质点元获得刚体重力作用的速度激励后形成应力波向半空间深部传播;碰撞全过程刚体在重力与接触界面反力共同作用下先后经历加速与减速阶段。通过对无初速度的无限长圆柱体在重力作用下侧面与弹性半空间正向碰撞过程的界面应力特征进行分析,推导界面及界面质点元应力脉冲形成过程及其时(碰撞作用时间)、域(界面宽度)规律,为恒定动力作用的有限边界正向碰撞界面应力研究提供参考。 展开更多

关键词 弹性半空间 刚体 正向碰撞 界面 应力波 脉冲 恒定动力

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运动车轮重力正向碰撞作用下钢轨界面应力特征

19

作者 谢宏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1162-1169,共8页

在重力及初速度作用下,车轮与钢轨的接触过程,可用碰撞作用描述。碰撞全过程中,车轮在初速度、重力以及接触界面反力共同作用下经历先加速后减速2个运动阶段。基于碰撞理论与应力波理论,以重力作用下、具有正向初速度的无限长圆柱体(刚... 在重力及初速度作用下,车轮与钢轨的接触过程,可用碰撞作用描述。碰撞全过程中,车轮在初速度、重力以及接触界面反力共同作用下经历先加速后减速2个运动阶段。基于碰撞理论与应力波理论,以重力作用下、具有正向初速度的无限长圆柱体(刚体)侧面与弹性半空间正向碰撞这一过程为研究对象,按照应力波理论确定碰撞界面应力强度,根据牛顿第一、第二定律,建立圆柱体运动方程,运用微分几何原理,解析运动状态参数的函数关系,并由此推导界面及界面质点元应力脉冲形成过程及其时-域规律,为重力与正向初速度作用下轮轨正向碰撞界面应力研究提供参考。 展开更多

关键词 弹性半空间 刚体 正向碰撞 界面 应力波 初速度

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有摩擦且滑动反向的刚体偏心碰撞中的能量损失

20

作者 肖麟玉 《上海铁道大学学报》 CAS 1997年第2期63-66,共4页

讨论了有摩擦且滑动反向（即速度方向突变）的刚体偏心碰撞中的能量损失问题。获得了与Stronge及Brach不同的结果。在牛顿碰撞定律的基础上以及按作者提出的计算方法，得到了有摩擦且滑动反向的刚体偏心碰撞下的能量损失表达式。该式表... 讨论了有摩擦且滑动反向（即速度方向突变）的刚体偏心碰撞中的能量损失问题。获得了与Stronge及Brach不同的结果。在牛顿碰撞定律的基础上以及按作者提出的计算方法，得到了有摩擦且滑动反向的刚体偏心碰撞下的能量损失表达式。该式表明：有摩擦的刚体偏心碰撞不会出现负的能量损失（即能量增加）。但是，摩擦系数有一临界值存在，超过这一临界值，将导致错误的结果。 展开更多

关键词 刚体动力学 碰撞 能量损失 摩擦

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