A constraint-based collision model for Cosserat rods
A constraint-based collision model for Cosserat rods
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基于约束的 Cosserat 棒碰撞模型
DOI：
10.1007/s00419-018-1458-7
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发表时间：
2019
影响因子：
2.8
通讯作者：
Jochen Fröhlich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Silvio Tschisgale;Louis Thiry;Jochen Fröhlich
本文提供了 Cosserat 棒的碰撞模型，能够表示非常普遍的碰撞响应，包括摩擦效应以及大量棒的多个同时碰撞。所提出的碰撞模型属于基于约束的碰撞模型的类别。这个概念被扩展到共享刚性体和可变形体属性的一般物体类别，这里针对粘弹性 Cosserat 杆。碰撞约束是通过添加到碰撞物体运动方程的外部载荷上的碰撞脉冲来施加的。运动方程和碰撞模型之间不需要迭代。两个部分都以交错的方式执行，以便碰撞模型与运动方程很好地分离。因此，现有的 Cosserat 杆或类似物体的求解器可以很容易地扩展，从而将应用范围显着扩大到碰撞状态。使用各种测试用例进行了广泛的验证，范围从单个杆与墙壁的碰撞到多个杆同时发生多次碰撞的更真实的配置。
The present paper provides a collision model for Cosserat rods, able to represent a very general collision response, including frictional effects as well as multiple simultaneous collisions of a large number of rods. The proposed collision model falls into the category of constraint-based collision models. This concept is extended to a general class of objects sharing properties of rigid and deformable bodies, here undertaken for viscoelastic Cosserat rods. The collision constraints are imposed by collision impulses added to the external loads of the equations of motion of the colliding objects. No iterations between the equations of motion and the collision model are required. Both parts are executed in a staggered manner, so that the collision model is well separated from the equations of motion. Hence, existing solvers for Cosserat rods or similar objects can easily be extended, so that the range of application is significantly enlarged to the collisional regime. Extensive validations are presented using various test cases, ranging from a collision of a single rod with a wall to more realistic configurations with multiple simultaneous collisions of numerous rods.
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DOI：
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