EAGER: IIS (G&V):Scalable High-Fidelity Solids Simulation

渴望:IIS(G

基本信息

  • 批准号:
    1048573
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-01 至 2012-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

AbstractFundamental changes in the underlying algorithms of physical simulation are needed to bring about the orders of magnitude improvement in performance required to bring physical simulation to resource-constrained applications such as real-time games or surgical training. This research is investigating three issues: frame-rate simulation, asynchronous evolution, and multilevel solvers. The approach to frame-rate simulation consists of ensuring stability by careful energy management principles to address both stability and damping. Paying special attention to the amount of artificial damping in the system enables one to avoid excessively damped simulations, a problem that limits the time step size possible with existing techniques. Such a frame-rate simulator enables the next step: developing an asynchronous evolution scheme that allows small time steps to be taken in regions of high-frequency motion and large time steps to be taken elsewhere. Other attempts at developing asynchronous schemes have difficulty with excessive damping when taking large time-steps. This research is investigating an asynchronous method around the proposed frame-rate simulator in order to alleviate this problem, as the amount of damping can be explicitly controlled. Finally, to reduce the cost of a single time step, we are using multilevel methods to reduce the time spent solving large linear systems typical of physical simulation. Multilevel methods have a long history, but they are new to the physical simulation community. Finding suitable coarsening and refinement operators are key to multilevel methods and, although difficult to formulate, have the potential to create asymptotic improvements in the convergence rates of solving these systems. The methods being investigated represent a radically different approach from current techniques and this exploratory research is seeking to demonstrate the feasibility of this potentially transformative change.
物理模拟的底层算法需要根本的改变,以带来所需的物理模拟资源受限的应用程序,如实时游戏或手术训练的性能的数量级的改善。本研究探讨三个议题:帧率模拟、异步演化与多层次求解器。帧率模拟的方法包括通过仔细的能量管理原则来确保稳定性,以解决稳定性和阻尼问题。特别注意系统中的人工阻尼量,使人们能够避免过度阻尼的模拟,这是一个限制现有技术可能的时间步长的问题。这样的帧速率模拟器使下一步:开发一个异步演进方案,允许在高频运动区域采取小的时间步长,在其他地方采取大的时间步长。开发异步方案的其他尝试在采取大的时间步长时难以实现过度阻尼。这项研究正在研究一种异步方法,围绕拟议的帧速率模拟器,以减轻这个问题,因为阻尼量可以显式控制。最后,为了减少单个时间步长的成本,我们使用多级方法来减少解决物理模拟中典型的大型线性系统所花费的时间。多层次方法有着悠久的历史,但它们对物理仿真界来说是新的。找到合适的粗化和细化算子是多层次方法的关键,虽然很难制定,但有可能在解决这些系统的收敛速度上产生渐近改进。正在研究的方法代表了与当前技术截然不同的方法,这项探索性研究旨在证明这种潜在变革的可行性。

项目成果

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