基于NURBS的纬编线圈建模与变形三维模拟

摘要

为使纬编针织物具有更真实的力学效果和体积感,本文在改进的弹簧-质点模型的基础上对线圈进行结构建模.同时采用插值算法,在相邻型值点间插入两个新的型值点,用NURBS样条曲线连接线圈型值点,解决了NURBS不能穿过所有型值点的问题.为了模拟股线的捻度,以此样条曲线为几何中心,用四根圆柱围绕,通过对相邻型值点的空间坐标计算三个相对欧拉角,对圆柱进行相应的旋转变换.测量了真实线圈的形变量,分析出线圈形变量与质点位移量的关系来模拟线圈变形.用velocity-Verlet数值积分方法求解力学方程,计算各质点位移.借助于Microsoft Visual Studio2010集成开发工具和OpenGL三维绘图函数库,在计算机上实现了纬编织物的三维建模和变形仿真.使用本文的方法,模拟的织物逼真且快速.