113 research outputs found
Super Space Clothoids
Special Issue: SIGGRAPH 2013 ConferenceInternational audienceThin elastic filaments in real world such as vine tendrils, hair ringlets or curled ribbons often depict a very smooth, curved shape that low-order rod models -- e.g., segment-based rods -- fail to reproduce accurately and compactly. In this paper, we push forward the investigation of high-order models for thin, inextensible elastic rods by building the dynamics of a G2-continuous piecewise 3D clothoid: a smooth space curve with piecewise affine curvature. With the aim of precisely integrating the rod kinematic problem, for which no closed-form solution exists, we introduce a dedicated integration scheme based on power series expansions. It turns out that our algorithm reaches machine precision orders of magnitude faster compared to classical numerical integrators. This property, nicely preserved under simple algebraic and differential operations, allows us to compute all spatial terms of the rod kinematics and dynamics in both an efficient and accurate way. Combined with a semi-implicit time-stepping scheme, our method leads to the efficient and robust simulation of arbitrary curly filaments that exhibit rich, visually pleasing configurations and motion. Our approach was successfully applied to generate various scenarios such as the unwinding of a curled ribbon as well as the aesthetic animation of spiral-like hair or the fascinating growth of twining plants
Approcher des courbes par des hélices
National audienceLa forme élancée des structures fibreuses - telles que les cheveux, les brins d'ADN ou encore les tiges de plantes - peut se représenter à l'aide de courbes de l'espace. En particulier, les courbes en hélices par morceaux offrent une représentation intéressante pour modéliser numériquement de telles données, car elle s'avère très compacte : 2 nombres (une courbure et une torsion) suffisent à caractériser un morceau d'hélice circulaire. Dans cet article, nous présentons une méthode à la fois précise et rapide pour approcher une courbe quelconque de l'espace par une courbe lisse en hélices par morceaux
The Contact Problem in Lagrangian Systems subject to Bilateral and Unilateral constraints with sliding Coulomb's Friction
International audienceThis work concerns the existence and uniqueness of the acceleration and Lagrange multipliers for Lagrangian systems subject to sliding Coulomb's friction with bilateral and unilateral constraints. Focus is put on providing sufficient conditions for singularities like Painlevé paradoxes to be avoided. Explicit criteria, in the form of upper bounds on the friction coefficients, are given so as to preserve the well posedness of the frictional problem
Approcher des courbes par des hélices
National audienceLa forme élancée des structures fibreuses - telles que les cheveux, les brins d'ADN ou encore les tiges de plantes - peut se représenter à l'aide de courbes de l'espace. En particulier, les courbes en hélices par morceaux offrent une représentation intéressante pour modéliser numériquement de telles données, car elle s'avère très compacte : 2 nombres (une courbure et une torsion) suffisent à caractériser un morceau d'hélice circulaire. Dans cet article, nous présentons une méthode à la fois précise et rapide pour approcher une courbe quelconque de l'espace par une courbe lisse en hélices par morceaux
Fast Cloth Simulation with Implicit Contact and Exact Coulomb Friction
International audienceCloth dynamics plays an important role in the visual appearance of moving characters. Properly accounting for frictional contact is of utmost importance to avoid cloth-body penetration and to capture folding behavior due to dry friction. We present here the first method able to account for contact with exact Coulomb friction between a cloth and the underlying character. Our key contribution is to formulate and solve the frictional contact problem merely on velocity variables, by leveraging some tools of convex analysis. Our method is both fast and robust, allowing us to simulate full-size garments with more realistic body-cloth interactions compared to former methods, while maintaining similar computational timings
Dynamics of a developable shell with uniform curvatures
International audienceMany surface-like objects around us such as leaves, garments, or boat sails, may easily bend but hardly stretch. One is thus faced with the need for numerical models able to handle inextensibility constraints properly. In the present work we restrict ourselves to the modeling of elastic developable surfaces, i.e., surfaces which always remain isometric to a planar configuration. Our surfaces of interest may however take a non-planar rest configuration, hence we shall model them as developable thin elastic shells. Our goal is to design a both robust and efficient discrete model for simulating the motion of such objects. This work presents a first step towards this direction, by introducing a perfectly inextensible patch for a developable thin elastic shell
Simulation of Drucker–Prager granular flows inside Newtonian fluids
Granular-fluid interactions appear in a variety of real-life scenarios ranging from immersed avalanches to ash clouds. We present a continuum-based numerical method for the simulation of such phenomena. Our approach avoids the heavy computational cost inherent to a fluid-solid coupling at the grain scale, while still being able to capture the distinctive regimes governing the collapse of an immersed granular column. To the best of our knowledge, the method presented here is the first to combine fully-coupled two-phase equations for immersed granular flows with an implicit nonsmooth treatment of the Drucker–Prager rheology
Animation de chevelures: du temps-réel à la recherche de réalisme
National audienceL'animation synthétique de cheveux est un problème très difficile car dans la réalité, une chevelure est un système complexe composé d'un grand nombre de cheveux qui interagissent les uns avec les autres. Afin d'aborder le problème, il est donc impératif de trouver un compromis entre le réalisme souhaité et le coût des algorithmes mis en oeuvre pour la simulation. Au cours de ces deux dernières années, nous nous sommes intéressés à ces deux aspects antagonistes du problème : dans un premier temps, nous avons proposé une méthode permettant une animation efficace de cheveux, en exploitant le regroupement dynamique de la chevelure sous forme de mèches adaptatives au cours du mouvement. Dans un deuxième temps, nous avons choisi de raffiner le modèle physique sous-jacent, afin de développer un simulateur de cheveux bien plus réaliste physique que les modèles utilisés précédemment
Simulation par éléments discrets de fibres flexibles avec frottement de Coulomb
National audienceOn présente ici une méthode pour la simulation d'ensembles de fibres basée sur une discrétisation du modèle de Kirchhoff ( modèle des Super-Hélices ). Le contact avec frottement de Coulomb exact entre les fibres est résolu grâce à un algorithme itératif de type Gauss-Seidel faisant intervenir un solveur local hybride. La méthode est appliquée à l'informatique graphique, et en particulier à la simulation réaliste de chevelures
- …