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材料力学

材料力学在布料动力学模拟中非常重要,因为它帮助模拟布料的真实物理特性,使得虚拟布料在动画和物理模拟中表现得更加逼真。

1. Distance Along Edges 与 Triangle Stretch

这两个参数位于VellumConatraint节点(Type:Cloth)上。只有cloth类型才拥有该参数。 主要用来控制布料模拟中的拉伸幅度。如图(下)

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  • Distance Along Edges

VellumConstraint Cloth类型节点,默认使用的Stretch Type就是Distance Along Edge类型。这个约束类型,会将几何体显示的每条边转换为距离约束,以保持该边的长度。

  • Triangle Stretch

这个约束模式,会将每个三角形转换为一个约束,使其尽可能保持刚性(ARAP)。这种约束类型可以确保布料在拉伸时不会过度变形,从而保持布料的弹性和柔性。

  • 效果对比

如图(下)在同一测试场景下,画面左侧使用Distance Along Edges类型的布料,拉伸情况会比较明显,布料网格变形严重。画面右侧的Triangle Stretch类型,虽然有拉伸,但是网格体的形状保持很完整。

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2. Stiffness DropOff

在每个约束类型的参数面板上,Stretch一栏都有一个Stiffness DropOff参数。Cloth类型约束同时还拥有Bend模块下的Stiffness DropOff参数。这个参数是用来控制当前约束类型强度的。它支持在解算过程中,动态修改约束的Stiffness属性值。

参数位置如图(下)

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  • 参数讲解

    • Stiffness DropOff 可作用与distance和bend两种constraint. 作用与distance时 Stiffness DropOff的值表示长度阈值,作用与bend时 Stiffness DropOff的值表示角度阈值
    • Stiffness DropOff包含递减(Decresasing),递增(Increasing)两种模式。Decresasing 模式下,满足阈值条件的约束强度会由最大值减低到0或者设置的MinStiffness。 Increasing 模式下,满足阈值条件的约束强度将由0或者MinStiffness增加到最大强度。
  • Distance Stiffness DropOff(Decresasing)效果演示

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如图(上),在计算过程中,当布料中间部分的拉伸程度大于我们设定的0.02阈值后,distance的强度值会下降至100(Decresasing模式)。呈现出上图中部分区域因强度值(Stiffness)下降,导致拉伸程度变强的状态。

  • Bend Stiffness DropOff(Decresasing)效果演示

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如图(上),在同场景,同参数的计算过程中,当布料落地后形成的褶皱角度大于我们设定的60阈值,Bend的强度值会下降至0.1(Decresasing模式)。呈现出上图堆叠区域褶皱角度变小的状态。