进入新世纪以来,图形硬件取得飞速发展,特别是最近几年可编程图形硬件(GPU)的推出和其性能的不断提升,开创了图形编程的新时代。由于毛纺编织布料结构的相对复杂性,相关的研究不是很充分,为此本文采用质子弹簧模型和毛结穿越结绘制相给合的办法,重点对毛线布料的微观结构和GPU加速仿真进行研究。本文综述了布料研究的现状和相关理论基础,论述了拉格朗日能量方程与质子弹簧模型,并选择质子弹簧模型为仿真所用物理模型。说明了仿真物理模型的三种数值积分方法和过程,重点分析了4阶龙格-库塔(Runge-Kutta)积分方法。接着,分析了布料碰撞和反馈处理的基本原理,指出两种最基本的碰撞类型,并提出了基于层级树的自碰撞优化流程。接下来,又引述了B样条线的基本原理,讨论了采用B样条线来对毛线微观结构进行仿真绘制的过程和方法。本文的最后部分,简介了GPU发展历程,说明了用CUDA进行硬件并行计算的方法,分析了本文所采用的物理模型GPU部分编程细节。到此,本文对已有布料物理数学模型进行优化,采用新的编程语言CUDA和GPU计算硬件来完成密集型积分和受力计算,同时采用传统c++语言实现布料结构生成和碰撞检测,取得令人满意的交互结果。