用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法及系统，将宽级配颗粒系统按粒径由粗到细分组；由粗到细，在每一粒组粒度下构建空间正交网格，基于矩阵离散元接触方法，得到粗粒组与其细粒组的邻居矩阵表示；基于邻居接触的对偶性，由粗粒组的细粒组邻居接触对得到细粒组的粗粒组邻居矩阵表示；基于矩阵合并，得到每一粒组颗粒与所有粒组的邻居矩阵表示。本发明专利技术采用单元粒径分组与多重网格方法，实现了宽级配颗粒离散元系统的邻居搜索的纯矩阵运算，进而通过GPU并行加速技术大幅提高宽级配颗粒系统计算效率。大幅提高宽级配颗粒系统计算效率。大幅提高宽级配颗粒系统计算效率。

【技术实现步骤摘要】
用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种宽级配离散元颗粒系统邻居搜索的纯矩阵实现方法及系统，尤其适用于颗粒离散元GPU并行加速的高效计算方法。

技术介绍

[0002]离散元法能很好地表征岩土体的非连续性与不均匀性，适用于大变形问题的模拟分析。采用离散元法堆积胶结生成岩土体模型时，颗粒级配对堆积模型的物理表征具有重要影响。常规的级配平移与级配缩放方法，通过将颗粒粒径限制在较小的范围，以提高计算效率；但对渗漏、管涌等问题，颗粒级配的失真使得离散元方法无法较真实的模拟这类问题。开发适用于宽级配颗粒离散元系统的高效算法对离散元的工程应用具有重大意义。
[0003]在离散元法邻居矩阵计算中，单元的邻居编号逐行记录在矩阵中，共m个单元。由于每个单元的邻居单元数量不一致，邻居矩阵中长短不一致的位置用m+1来标记。当颗粒的级配很宽时，即最大和最小粒径比较大时，大颗粒附近通常有大量的小颗粒，并使得邻居单元数增大，而小颗粒附近的单元数仍然较少。因此，宽级配条件下的单元邻居矩阵的宽度急剧增加，使得邻居单元检索和进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，单元编号及粒径分组：将单元顺序编号，记从1到m，根据单元半径分布由粗到细排序分成两组以上粗细不同的粒组，不同粒组间单元半径范围无重叠，同时添加虚单元，编号为m+1；目标邻居矩阵亦根据粒组划分分块存储，记某一粒组包含单元数m1，则该粒组的邻居矩阵共m1行，每一行记录该粒组对应单元的邻居单元编号，长短不一部分用虚单元编号填充；邻居搜索相关的单元信息存储为单元属性数组，记为aX、aY、aZ和aR，其中，aX、aY、aZ为三维坐标，aR为半径；步骤2，当前粒组
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细粒组邻居矩阵求解：按粒组粒径范围由粗到细分别求解邻居矩阵；对于当前粒组，考虑粒径范围不大于当前粒组的所有粒组，基于矩阵离散元接触搜索方法求解当前粒组与细粒组的邻居矩阵；步骤3，当前粒组
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粗粒组邻居矩阵求解：对于当前粒组与粗粒组邻居矩阵的求解；由于由粗到细的求解顺序，粗粒组
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当前粒组的邻居矩阵已经求解完成，基于邻居关系的对偶性，通过索引转换求得当前粒组
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粗粒组的邻居矩阵；步骤4，当前粒组邻居矩阵的组装合并将步骤2求得的当前粒组
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细粒组邻居矩阵和步骤3求得的当前粒组
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粗粒组邻居矩阵进行合并，得到当前粒组的初步邻居矩阵；对初步邻居矩阵进行处理操作得到当前粒组的邻居矩阵；步骤5，重复步骤2
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步骤4，按粒组粒径范围由粗到细求解所有粒组颗粒的邻居矩阵。2.根据权利要求1所述用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法，其特征在于：步骤2中当前粒组下的网格划分边长大于当前粒组最大粒径。3.根据权利要求2所述用于宽级配离散元颗粒系统的高效邻居检索方法，其特征在于：步骤4中对初步邻居矩阵进行排序、索引赋值操作得到当前粒组的邻居矩阵。4.一种基于权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春，刘辉，乐天呈，朱莉莉，张鸿勇，
申请(专利权)人：南京南力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：