Accurate frictional contact is critical in simulating the assembly of rod-like structures in the practical world, such as knots, hairs, flagella, and more. Due to their high geometric nonlinearity and elasticity, rod-on-rod contact remains a challenging problem tackled by researchers in both computational mechanics and computer graphics. Typically, frictional contact is regarded as constraints for the equations of motions of a system. Such constraints are often computed independently at every time step in a dynamic simulation, thus slowing down the simulation and possibly introducing numerical convergence issues. This paper proposes a fully implicit penalty-based frictional contact method, Implicit Contact Model (IMC), that efficiently and robustly captures accurate frictional contact responses. We showcase our algorithm's performance in achieving visually realistic results for the challenging and novel contact scenario of flagella bundling in fluid medium, a significant phenomenon in biology that motivates novel engineering applications in soft robotics. In addition to this, we offer a side-by-side comparison with Incremental Potential Contact (IPC), a state-of-the-art contact handling algorithm. We show that IMC possesses comparable performance to IPC while converging at a faster rate.


翻译:准确的摩擦接触对于模拟真实世界中杆状结构的组装(如结、毛发、鞭毛等)至关重要。由于杆件具有高几何非线性和弹性,杆-杆接触仍然是计算力学和计算机图形学研究者们面临的一个具有挑战性的问题。通常,摩擦接触被视为系统运动方程的约束条件。在动态模拟中,这些约束通常在每个时间步独立计算,从而减慢了模拟速度,并可能引入数值收敛问题。本文提出了一种完全隐式的基于惩罚的摩擦接触方法——隐式接触模型(IMC),能够高效且稳健地捕捉准确的摩擦接触响应。我们展示了该算法在实现视觉真实感结果方面的性能,特别针对流体介质中鞭毛束聚这一具有挑战性且新颖的接触场景——这是生物学中的一个重要现象,并启发了软体机器人学中的新颖工程应用。此外,我们与当前最先进的接触处理算法——增量势接触(IPC)进行了并排比较。结果表明,IMC在拥有与IPC相当性能的同时,收敛速度更快。

0
下载
关闭预览

相关内容

IMC:Internet Measurement Conference。 Explanation:互联网测量会议。 Publisher:ACM/USENIX。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/imc/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2023年9月21日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
73+阅读 · 2018年12月22日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
2+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员