【技术实现步骤摘要】
可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统及方法
本专利技术涉及数值仿真
，尤其涉及的是一种可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统及方法。
技术介绍
现有的大变形数值仿真方法主要有离散元方法(DEM)、光滑粒子流体动力学方法(SPH)、颗粒有限元法(PFEM)、物质点法(MPM)以及拉格朗日积分点有限元(FEMLIP)等。离散元方法(DEM)可用于大变形问题的求解，但该方法在每一计算步均需要追踪每个粒子并进行接触检测，需要耗费大量的计算资源和存储成本。同时，该方法还存在宏细观参数难以验证。光滑粒子流体动力学方法(SPH)可用于流体大变形的模拟，但存在空间不稳定性和难以处理复杂边界的问题。颗粒有限元法(PFEM)可用于流固耦合大变形问题，但进行大变形仿真时需要重建新网格，需要较高的计算运力。物质点法(MPM)可用于诸如泥石流等大变形问题，但采用线性形函数会造成明显数值误差，使用高阶形函数又会引起更大的计算成本。拉格朗日积分点有限元(FEMLIP)能模拟大变形问题并追踪与时间相关的材料变量，但是该方法为了满...
【技术保护点】
1.一种可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统，其特征在于，包括：/n前处理模块，所述前处理模块用于根据用户输入的数据依次生成计算域、计算网格、几何模型及物理模型，并存储数值模型数据；/n求解模块，所述求解模块用于接收数值模型数据，并根据输入的几何物理参数、边界条件组建单元矩阵和大型稀疏总刚矩阵，进行总体数值计算和局部计算，存储并输出仿真分析结果；/n后处理模块，所述后处理模块用于根据输出的仿真分析结果进行云图、曲线图绘制，及文本数据存储；/n所述求解模块包括：/n流体力学单元，所述流体力学单元配合流体本构模型对各种牛顿流体、非牛顿流体进行计算分析；/n固体力学单元，...
【技术特征摘要】
1.一种可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统，其特征在于，包括：
前处理模块，所述前处理模块用于根据用户输入的数据依次生成计算域、计算网格、几何模型及物理模型，并存储数值模型数据；
求解模块，所述求解模块用于接收数值模型数据，并根据输入的几何物理参数、边界条件组建单元矩阵和大型稀疏总刚矩阵，进行总体数值计算和局部计算，存储并输出仿真分析结果；
后处理模块，所述后处理模块用于根据输出的仿真分析结果进行云图、曲线图绘制，及文本数据存储；
所述求解模块包括：
流体力学单元，所述流体力学单元配合流体本构模型对各种牛顿流体、非牛顿流体进行计算分析；
固体力学单元，所述固体力学单元配合固体本构模型对各种刚性、线弹性、非线弹性和复杂弹塑性固体进行数值分析；
混合有限元单元，所述混合有限元单元配合UZAWA迭代算法对不可压缩和近似不可压缩材料进行计算分析；
多重网格单元，所述多重网格单元用于添加多重网格单元激活多重网格算法；
固流转化单元，所述固流转化单元配合固流转化本构模型对固流转化问题进行数值计算和仿真模拟；
多场耦合单元，所述多场耦合单元用于热水力多场耦合计算及双向耦合计算；
任意求解域单元，所述任意求解域单元根据仿真对象实时几何构型优化总刚矩阵、降低求解方程个数并计算；
共轭梯度法求解器，所述共轭梯度法求解器用于求解系数矩阵为对称正定矩阵的线性方程组；
双稳定共轭梯度法求解器，所述双稳定共轭梯度法求解器用于求解非对称线性方程组；
广义极小残差法求解器，所述广义极小残差法求解器用于求解线性方程组。
2.根据权利要求1所述的可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统，其特征在于，所述固流转化问题包括金属铸造、冰水转化、混凝土浇筑、泥石流和雪崩的过程。
3.根据权利要求1所述的可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统，其特征在于，所述前处理模块包括：
计算域单元，所述计算域单元用于自定义二维的计算域尺寸；
网格划分单元，所述网格划分单元用于网格划分指令对计算域进行欧拉网格划分；
几何模型单元，所述几何模型单元用于通过选择几何单元建立二维数值模型并自定义各材料组份；
边界条件单元，所述边界条件单元根据实际情况可添加多种边界条件；
物理模型单元，所述物理模型单元用于为各材料组份选择物理模型及相应物理力学参数。
4.根据权利要求3所述的可变计算域的拉格朗日积分点有限元数值仿真系统，其特征在于，所述计算域尺寸随数值模型材料的变形而变化。
所述计算域随数值模型材料的变形而变化。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李兆华，胡杰，刘骏龙，
申请(专利权)人：深圳拳石科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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