UE5 默认物理引擎是 Chaos，代码在 Engine/Source/Runtime/Experimental/Chaos（注意 5.3 了还在 Experimental 目录下，别被路径误导，它已经是正式默认）。物理一帧的核心在 FPBDRigidsSolver（Chaos/PBDRigidsSolver.h）和它持有的 FPBDRigidsEvolutionGBF。下面按 AdvanceOneTimeStep 的顺序拆。
线程模型先讲清
UE5 里物理默认跑在独立的物理线程（Physics Thread，PT）上，和游戏线程（GT）解耦。GT 每帧把"本帧想干的物理操作"（加力、设置速度、spawn 约束）通过命令队列丢给 PT，PT 按固定步长（Fixed Timestep，项目设置里默认 60Hz 左右）跑子步，结果再异步回写 GT。
为什么要固定步长而不是跟着渲染帧率走？两个原因。其一是数值稳定性：约束求解的收敛行为依赖 dt，变步长会让同一堆箱子在 30fps 和 144fps 的机器上表现不同，物理手感随帧率漂移是跨平台游戏的灾难。其二是确定性：回放系统、锁步网络同步都要求同样输入产生同样结果，固定步长是前提。代价是物理状态天然滞后渲染一帧左右，以及帧率不是步长整数倍时要插值（RigidBodyInterpolation），这些延迟和插值毛刺就是固定步长方案的账单。
解耦带来的新手必踩坑：GT 上直接读写物理体状态是不同步的。你 GT 里 SetPhysicsLinearVelocity 完立刻 GetPhysicsLinearVelocity，拿到的可能是 PT 还没处理的旧值。5.1 起引擎加了 FDirtyPropertiesManager（PhysicsProxy 上的脏属性机制）专门管这个：GT 写的属性先进 dirty set，PT 在下个 tick 开头统一应用。读源码时注意 Chaos::FPhysicsObject 这层封装，组件层看到的 FBodyInstance 只是个句柄。
一帧的管线
FPBDRigidsEvolutionGBF::AdvanceOneTimeStep（PBDRigidsEvolutionGBF.cpp）的主干：
1. ApplyInputs / ApplyPendingData ← 应用 GT 队列里的命令、dirty 属性
2. Integrate ← 半隐式欧拉：v += F/m·dt，x += v·dt
3. BroadPhase ← 空间加速结构粗筛碰撞对
4. NarrowPhase ← 逐对生成 contact manifold
5. CreateConstraints ← 接触 + 关节全部转成约束图
6. Solve（迭代若干次） ← PBD 位置投影 + 速度求解
7. UpdateBodies / Sleep ← 更新状态、岛休眠判定
8. 回写 GT（PostPhysicsCallback）
BroadPhase：AABB 树加格子
粗筛在 FBroadPhase（Chaos/BroadPhase.cpp）里，底层是动态 AABB 树（FAABBTree）+ 空间哈希格子的混合结构。动态体放树里方便增量更新，静态大批量走格子。混合的原因是两种结构的成本曲线互补：树的查询是 $O(\log n)$ 但插入删除要维护平衡，移动物体每帧 reinsert 不便宜；格子查询摊还 $O(1)$、更新就是换桶，但内存随场景尺寸线性涨且对尺度悬殊的场景退化。动态上树、静态上格，是把"高频更新"和"海量静态"分别交给各自占优的结构。实测一个场景里几千个静态 mesh 反复 SetMobility 会让粗筛时间翻几倍——每次迁移都在两个结构之间搬数据。
NarrowPhase：隐式几何 + GJK/EPA
Chaos 的碰撞形状不是三角网格直接算，而是一套隐式对象体系（FImplicitObject，Chaos/ImplicitObject.h）：球、胶囊、盒子是解析形状，凸包是 FConvex，三角网格是 FTriangleMeshImplicitObject（BVH 包着三角形）。窄相位的核心算法：
- 凸对凸：GJK 求最近点，穿透时切 EPA 求穿透深度和法线（
Chaos/GJK.h、Chaos/EPA.h）； - 凸对三角网格：BVH 遍历到候选三角形后逐个做 GJK；
- 输出是 contact manifold（一组 contact point，带法线、穿透深度）。
GJK 的原理值得一句：两个凸体的距离问题被转化为它们的 Minkowski 差 $A \ominus B = \{a - b\}$ 到原点的距离——原点不在差集内则无碰撞。算法不显式构造差集，只用 support 函数 $s(d) = \arg\max_{x \in A \ominus B} (x \cdot d)$ 迭代挑选点、在差集里逐步围出一个包含原点的单纯形，通常几次迭代就收敛，实践复杂度接近线性。穿透发生时 GJK 失效（原点已在单纯形内部），换 EPA：从 GJK 留下的单纯形出发，沿法向反复扩展成一个包住原点的多面体，最近的那个面给出最小穿透向量——深度和法线一次到手。
隐式对象还有个巧妙设计：TImplicitObjectScaled / TImplicitObjectTransformed 这类模板装饰器，缩放和变换不用改底层几何，命中测试时把光线/查询变换到本地空间就行。所以一个 box 资产可以被任意缩放复用而不用生成新形状。
约束求解：PBD 为什么叫 PBD
Chaos 用的是位置基动力学（Position Based Dynamics）。先把数学骨架立起来：一个约束写成位置函数 $C(x_1, x_2) = 0$（比如接触约束要求两穿透点沿法向的距离非负），PBD 每步求一个满足约束的最小位置修正，对粒子/刚体按逆质量加权：
$$\Delta x_i = -\frac{w_i\, C(x)}{\sum_j w_j\, \lVert \nabla_{x_j} C \rVert^2}\, \nabla_{x_i} C, \qquad w_i = \frac{1}{m_i}$$
所有约束逐个投影、循环若干遍，等价于在约束流形上做 Gauss-Seidel 迭代。Chaos 里约束（接触、关节）求解分两阶段，在 FConstraintRule 派生类里（接触是 FCollisionConstraintRule）：
- 速度级：按冲量方式解一次，算目标速度；
- 位置级（投影）：直接把穿透的物体沿法线"推出去"，按上面的公式加权分配位移。
为什么位置投影"无条件稳定"：纯冲量法是靠速度间接修正位置，穿透能否消除依赖积分精度，dt 一大或堆叠一高能量就注入系统，箱子塔会炸；位置投影每一步都把状态几何上拉回约束流形，误差以投影方式消除而不是靠动力学演化，dt 再大也不会爆炸——只是约束表现得越来越软（刚度随迭代次数收敛，不随 dt）。代价同样明确：堆叠底部的压力分布会失真（Gauss-Seidel 误差从底部累积），大质量比场景收敛慢，所以 Chaos 保留了速度级冲量求解做混合，还要靠迭代次数（NumIterations）和 substepping 补收敛。实测大质量比场景（重物压轻物）把 iteration 从默认调高一两档，比换 solver 参数里的 pushout 系数有效。
Island 与休眠
约束图建好后按连通性分岛（FPBDIslandManager），岛是并行求解的粒度——不同岛之间无线程依赖，可以并行跑 solver。岛也是休眠的粒度：岛内所有 body 速度低于阈值一段时间，整岛 sleep，之后 broadphase 之外的阶段直接跳过。这就是为什么"睡着的物体不耗 CPU"，以及为什么吵醒一个箱子会连坐一整堆——唤醒是岛级的。
Substepping 与 CCD 的实际边界
固定步长内还可以再切子步（p.Chaos.Solver.NumSubsteps 系 cvar 或项目设置），快速小物体穿透问题先调这里而不是全局提高物理帧率——子步只重跑积分和求解，broadphase 的 AABB 更新不重复，性价比高。CCD（连续碰撞检测）在 Chaos 里只对线性扫掠有效，并且默认只对开了 CCD 的 body 与静态世界的交互启用；两个高速动态体互穿，CCD 救不了，要么上子步要么把速度限制住。调参时 p.Chaos.CCD 调试绘制能直接看到扫掠体。
结果回写与调试
PT 算完后通过 FSolverCallback 把 body 变换打包，GT 在下一个帧边界应用回 FBodyInstance 再到组件。物理材质、hit 事件也是在这个回写阶段派发的——所以 OnComponentHit 回调里拿到的 hit 信息是"上一个物理子步"的，时序上天然延迟一帧以内。
排物理问题的工具按使用频率排序：
p.Chaos.Solver.DebugDraw 1系列：看接触点、约束、岛染色；Stat Chaos/Stat ChaosPhysics：看各阶段耗时，窄相位和求解通常是大头；- 录帧后用
chaos.Solver的 trace 通道在 Unreal Insights 里看 island 数和迭代分布。
一个常见误解要纠正：Chaos 不是"UE 自研从零写的"，它的刚体求解继承了原 PhysX 集成的不少接口形态（FPhysScene、body instance 这套 API 层原样保留），替换的是底层。所以老项目迁移时上层组件代码基本不动，出问题多在行为差异：PBD 的手感（更"粘"）、sleep 阈值、以及 CCD 的实现差异（Chaos 的 CCD 只对线性扫掠，角速度大的细长物体该穿还是穿）。