Fizikalno temeljena simulacija materijala metodom materijalne točke

master's thesis

• Title (english): Physically Based Simulation of Materials Using the Material Point Method
• Author: Tin Blažević
• Mentor: Željka Mihajlović (mentor)
• Committee member: Željka Mihajlović (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Marko Čupić (član povjerenstva)
• Committee member: Siniša Popović (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2022-07-13, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Computing

Abstract

Cilj ovog rada je izgradnja razumijevanja metode materijalne točke.
Na početku je predstavljena osnovna teorijska podloga iza metode materijalne točke.
Dana je formulacija algoritma za simulaciju koraka metode materijalne točke koji koristi eksplicitnu integraciju.
Objašnjena je i jednostavna tehnika adaptivnog vremenskog koraka.
Definirano je više modela materijala - voda, hiperelastični materijal, snijeg i pijesak.
Objašnjen je jednostavan način za definiranje i interakciju s krutim objektima u sceni, korištenjem funkcija udaljenosti s predznakom.
Pokazani su različiti uvjeti na granici.
Izneseni su pseudokodovi potrebni za implementaciju opisanih koncepata.
Izrađen je simulacijski model unutar programskog alata Unity.
Vizualni rezultati dobiveni su korištenjem tehnike praćenja zrake nad rezultatima simulacije unutar alata Blender.

Abstract (english)

The goal of this paper is building the understanding of the material point method.
The basic theoretical background required for understanding the material point method is presented.
Formulation of an algorithm for explicit time integration is given.
A simple technique to implement an adaptive time step is presented.
Various material models are defined - water, hyperelastic material, snow and sand material models.
A simple way to define and interact with rigid objects is explained, based on signed distance functions.
Different border conditions are explained.
Pseudocode required for the implementation of discussed topics is given.
A simulation model is made using the Unity engine.
Visual results are made by raytracing the simulation results using Blender.

• Keywords: metoda materijalne točke; eksplicitno rješavanje; simuliranje fluida i materijala; računalna animacija; funkcije udaljenosti s predznakom; deformabilni i kruti objekti; voda; hiperelastični materijal; snijeg; pijesak
• Keywords (english): material point method; explicit solver; fluid and material simulation; computer animation; signed distance functions; deformable and solid objects; water; hyperelastic material; snow; sand
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:318356
• Study programme: Title: Computing; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka računarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka računarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2023-01-14 08:30:48