STA-FEM：面向预规划动态四面体拓扑编辑的精确流式组装

动态四面体模拟管线在每次断裂、细化或合并事件后都会重建依赖拓扑的求解器状态——丢弃了每次编辑后仍存留的结构连续性，并将全局工作花费在通常是局部变化的地方。我们提出了 STA-FEM，一种在固定超集网格上运行的、面向拓扑动态四面体网格模拟的流式组装方法：当候选单元池被预分配且每帧编辑流被暴露时，周围的求解器、预条件器和时间步进层保持不变，而每帧组装步骤被替换为持久的增量更新，这些更新在每一帧都与完全重建方法精确匹配。在包含多达 46 万个单元的各种三维示例中，该方法相比完全重建实现了 1.37 倍到 1.61 倍的端到端加速，矩阵更新成本降低了数个数量级，并在所有测试帧中保持了与更强的精确局部重计算基线完全一致的矩阵。我们在现实的断裂模拟管线中测试了我们的算法，观察到断裂帧时间最高加速 76%，且与基准真值完全重建算法精确等价。这些结果确立了精确流式组装作为模拟具有动态拓扑的四面体网格的一种潜在实用方法。