We extend the incremental potential contact (IPC) model for contacting elastodynamics to resolve systems composed of codimensional DOFs in arbitrary combination. This enables a unified, interpenetration-free, robust, and stable simulation framework that couples codimension-0,1,2, and 3 geometries seamlessly with frictional contact. Extending IPC to thin structures poses new challenges in computing strain, modeling thickness and determining collisions. To address these challenges we propose three corresponding contributions. First, we introduce a C2 constitutive barrier model that directly enforces strain limiting as an energy potential while preserving rest state. This provides energetically-consistent strain limiting models (both isotropic and anisotropic) for cloth that enable strict satisfaction of strain-limit inequalities with direct coupling to both elastodynamics and contact via minimization of the incremental potential. Second, to capture the geometric thickness of codimensional domains we extend the IPC model to directly enforce distance offsets. Our treatment imposes a strict guarantee that mid-surfaces (resp. mid-lines) of shells (resp. rods) will not move closer than applied thickness values. This enables us to account for thickness in the contact behavior of codimensional structures and so robustly capture challenging contacting geometries; a number of which, to our knowledge, have not been simulated before. Third, codimensional models, especially with modeled thickness, mandate strict accuracy requirements that pose a severe challenge to all existing continuous collision detection (CCD) methods. To address these limitations we develop a new, efficient, simple-to-implement additive CCD (ACCD) method that applies conservative advancement to iteratively refine a lower bound for deforming primitives, converging to time of impact.
翻译:我们扩展了连接远距动力学的递增潜在接触模式(IPC), 以解决由任意组合的共维 DOF 组成的系统。 这样可以提供一个统一、 互通性、 坚固和稳定的模拟框架, 使夫妇的共振- 0, 1, 2 和 3 个地貌能够无缝地连接。 将 IPC 扩展到薄体结构在计算强度、 模型厚度和确定碰撞方面提出了新的挑战。 为了应对这些挑战, 我们建议了三种相应的贡献。 首先, 我们引入了C2构成障碍模型, 直接将限制作为能源潜能的紧张力强制实施。 这提供了一种坚固的严格限制模型( 异端和异端), 使得能够严格地满足压力的不平等性, 通过最小化潜力最小化, 将深度结构扩大到最小化。 其次, 我们扩展 IPC 模型的地测量厚度厚度厚度模型可以直接执行持续时间模型 。 我们的处理方式严格保证所有中层( 中线) 限制 。 这为精确度 的, 精确度( road) 精确度模型的测量( ), 使得我们无法更接近于 的 直径直径测测测 的 的,,,,, 直径测 的 的 方法可以使我们 的 的 的, 的 与我们 的 的 的 的 的 更 的 的 的 的 的 的 的 更 更 的 的 更 的 的 的 的 的 更接近于 。