Simulation spröden Materialbruchs

Dienstag, 7. Juli 2026

Spröder Materialbruch spielt eine wichtige Rolle für die Darstellung zerstörbarer Objekte in Animationen, Simulationen und Computerspielen. Gleichzeitig sind solche Bruchszenarien numerisch äußerst anspruchsvoll. Steife Materialien, plötzliche Rissbildung und viele kleine Fragmente erfordern meist eine robuste zeitliche Diskretisierung sowie aufwendige Algorithmen. Dadurch entstehen häufig hohe Rechenkosten und lange Laufzeiten.
Im Rahmen meiner Masterarbeit habe ich eine GPU-basierte MLS-MPM-Simulation für spröden Materialbruch entwickelt und untersucht, wie sich das Verfahren Reliable Iterative Dynamics (RID) in diesen Kontext übertragen lässt. RID wurde bisher vor allem als allgemeiner Stabilisierungssolver für verschiedene Simulationsverfahren betrachtet. Nach aktuellem Kenntnisstand wurde seine Anwendung auf MPM-Bruchsimulationen mit irreversibler Schädigung und Fragmentierung bislang nicht gezielt untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt lag daher auf einer GPU-freundlichen Integration von RID in die Simulationspipeline.
Ziel der Arbeit war es, zu analysieren, ob RID in diesem Bruchkontext größere Zeitschritte, stabilere Simulationen oder effizientere Berechnungen ermöglicht. Die praktische Umsetzung erfolgte mit Unity und CUDA über InteropUnityCUDA.