Material Point Method in Unreal Engine 5

• 2023-1 소프트웨어융합캡스톤디자인
• Unreal Engine 5에 MPM을 이용한 물리 시뮬레이션 구현
• 대표 참고 논문 : A Moving Least Squares Material Point Method with Displacement Discontinuity and Two-Way Rigid Body Coupling (SIGGRAPH 2018)
• 결과 영상
  https://www.youtube.com/watch?v=Ec28TGyPb-g
  https://www.youtube.com/watch?v=VGyG2pI7KA0
• KSC 2023 제출 논문인 "UE5에서 MPM 시뮬레이션 구현과 최적화" 기반 코드
  • 논문 링크 : https://drive.google.com/file/d/19WuqGOV3DkLhH5jX-ZsCFlgKKQW_LNYi/view?usp=sharing
  • DB pia : https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE11705636

• 개발 툴 및 사용 언어
  • Unreal Engine 5
  • Visual Studio (C++)
• 개발 방법
  • MPM pipeline
    • BeginPlay
      • Initialize
    • Tick
      • Clear Grid
      • P2G
      • Update Grid
      • G2P
  • Unreal C++
    • Instanced Static Mesh Component를 이용하여 particle의 정보 update (https://docs.unrealengine.com/4.27/en-US/API/Runtime/Engine/Components/UInstancedStaticMeshComponent/)
    • Chaos System의 PMatrix 타입 사용하여 matrix 연산 수행 (https://docs.unrealengine.com/5.2/en-US/API/Runtime/ChaosCore/Chaos/PMatrix_FReal_3_3/PMatrix/)

• 파일 다운로드
• 프로젝트를 열고 Content\MY\Final 폴더 안에 존재하는 7가지의 블루프린트를 map에 배치 후 실행
  • 블루프린트 이름과 설명
    • _Test : no deformation 상황에서의 시뮬레이션
    • _NeoHookean : hyper elastic 상황에서의 시뮬레이션
    • _Fluid : fluid 시뮬레이션
    • _Interaction : 두개의 물체가 상호작용하는 상황에서의 시뮬레이션

• 구현된 시뮬레이션은 2D,3D 상황에서의 no deformation gradient, hyper elatsic gradient, fluid
• 구현 모습 일부
  • 2D No Deformation Gradient
    
  • 2D Fluid
    
  • 3D Hyper Elastic Gradient
    
  • 3D Interaction
    

• MPM Course : The Material Point Method for Simulating Continuum Materials (SIGGRAPH 2016)
• MPM Snow : A material point method for snow simulation (SIGGRAPH 2013)
• MLS-MPM : A Moving Least Squares Material Point Method with Displacement Discontinuity and Two-Way Rigid Body Coupling (SIGGRAPH 2018)
• MPM in Unity : https://nialltl.neocities.org/articles/mpm_guide