柔性体运动模拟

柔性体运动模拟（simulation of deformable objects），理学-计算机科学技术-计算机应用-可视化与混合现实-混合现实-虚拟景物的物理行为模拟，柔性体又称形变体，其运动模拟方法主要应用于工程仿真、工业设计和影视游戏等领域。与刚体运动仿真不同，柔性体的形状是可以变化的，即物体上的两个点相对的距离不是固定的。柔性体动力学的仿真对象很广，包括肌肉、脂肪、头发、布料、纤维、橡胶等。对于柔性体网格模型的运动仿真方法主要包括：质点弹簧模型、有限元模型、能量最小化方法、模型匹配方法、基于刚体的变形方法等。质点弹簧模型将柔性体简化为一组由无质量的弹簧连接的质点集合，每根弹簧的变形规律都遵守胡克定律或其变形形式，用于刻画出物体内部的受力情况。通过应用牛顿第二定律，质点在内力和外力的作用下发生的位移情况可以通过求解常微分方程系统完成。有限元方法通过将整个问题区域分解为简单的子区域进行计算完成。能量最小化方法基于能量最小化原理（类似于肥皂泡表面），通过对曲面的局部变形能量最小化求解出形变轨迹。模型匹配方法则使用惩罚力或形变约束使得模型尽量逼近其原始形状。