快速而准确：面向刚性接触的实时超弹性模拟器
图形学
2025-03-20 v1
摘要
我们提出了一个面向GPU的框架，用于在存在摩擦性接触时进行弹性材料的实时隐式仿真。弹性性、非相交接触和摩擦力的集成在实时仿真中 presents formidable nonlinear and non-smooth problems，这些问题极具挑战性。通过在局部-全局框架中引入非线性互补条件，我们实现了快速收敛，以解决这些挑战。尽管局部-全局方法的结构并非完全GPU友好，但我们提出一种简单而高效的求解器，通过稀疏化系统逆矩阵的表示，实现了高度并行的计算，同时保持快速收敛速度。此外，我们 novel 的 non-smooth 指标分割策略不仅放大了整体性能，还细化了互补预条件器，增强了摩擦行为建模的准确性。通过大量实验，验证了我们框架在管理实时接触情景方面的鲁棒性，涵盖大规模系统、极端变形、非平滑接触以及精确摩擦互动。与多种超弹性模型兼容，我们的方法在低刚度和高刚度材料之间保持高效。尽管此方法在效率、鲁棒性和通用性方面表现突出，但其实现优雅简单，核心贡献仅基于标准矩阵运算。
引用
@article{arxiv.2503.15078,
title = {Fast But Accurate: A Real-Time Hyperelastic Simulator with Robust Frictional Contact},
author = {Ziqiu Zeng and Siyuan Luo and Fan Shi and Zhongkai Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.15078},
year = {2025}
}