【技术实现步骤摘要】
二维颗粒填充模型的生成方法
[0001]本专利技术属于材料计算力学
,尤其涉及一种二维颗粒填充模型的生成方法。
技术介绍
[0002]二维颗粒模型填充广泛应用于数值计算领域,各类数值方法均离不开二维颗粒模型填充,如离散元(DEM)、光滑粒子流(SPH)、颗粒DDA等数值模拟方法,都离不开二维模型填充算法。如在离散元的数值模拟当中,二维颗粒组成配比更契合实际材料的二维模型可以使得材料的力学、热学、流动性等综合表现达到最真实的效果。一般而言,二维颗粒模型填充中,颗粒级配的控制,有效提高颗粒填充的密实度、均匀性是二维颗粒填充算法的重要目标。
[0003]目前,在离散元数值模拟过程中前处理的任务就是建立离散元模型,对计算模型进行构建是整个离散元分析过程的关键一步。模型的合理与否会直接影响计算结果的精度、计算时间的长短、储存时间的长短以及计算过程能否完成。目前,用于离散元计算模型构建的方法主要包括有动力学方法和几何方法,动力方法包括半径拓展法、重力沉积法、挤压排斥法和各向同性压缩法等,几何方法包括规律排列颗粒流、不规律排列颗粒流和多边形颗粒生成法等。前面的动力方法虽然能够满足高密实度、按照一定级配进行模型构建,但所花费的时间很长;几何方法中颗粒流方法虽然能够较快完成模型构建,但不能满足级配要求,而多边形颗粒生成算法虽然能满足级配要求,计算时间却又大大加长。因此,如何实现同时满足高效率、定级配和高密实度离散元计算模型建立意义重大。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种二维颗粒填充模 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二维颗粒填充模型的生成方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,基于模型边界构建出二维颗粒填充计算域;S2,确定待生成颗粒的级配,根据该级配下生成的颗粒半径的取值范围、以及所述取值对应的生成概率,构建半径数值集合;S3,根据模型边界与半径数值集合计算网格数据,并对网格进行划分;S4,根据所述半径数值集合确定M号种子颗粒和N号次种子颗粒的半径,根据M号种子颗粒和N号次种子颗粒的半径、圆心坐标值以及边界函数,采用解析方法确定新生成颗粒的圆心坐标;S5,根据新生成颗粒的圆心坐标、半径确定其所属网格,结合其所属网格与新生成颗粒的映射关系,判断新生成颗粒与相邻网格以及所属网格内的颗粒是否发生重叠,若无重叠发生,则将该新生成颗粒填充至所述模型中,若发生重叠,则重新生成新颗粒;S6,重复步骤S4至S5,直至完成模型建立。2.根据权利要求1所述的二维颗粒填充模型的生成方法,其特征在于,所述步骤S5中,根据新生成颗粒的圆心坐标、半径确定其所属网格,结合其所属网格与新生成颗粒的映射关系还包括:判断新生成颗粒是否超出边界;若新生成颗粒已超出边界,则需重新生成新颗粒;若新生成颗粒未超出边界,则判断新生成颗粒与相邻网格以及所属网格内的颗粒是否发生重叠。3.根据权利要求2所述的二维颗粒填充模型的生成方法,其特征在于,当新生成颗粒超出边界时,计算获得满足与边界曲线、M号种子颗粒以及N号次种子颗粒同时相切的颗粒圆心坐标和半径值,重新生成新的颗粒、以替换出界的颗粒。4.根据权利要求3所述的二维颗粒填充模型的生成方法,其特征在于:(x
i
‑
x
a
)2+(y
i
‑
y
a
)2=(r
i
+r
a
)2在步骤S4中,根据等式(x
i
‑
x
b
)2+(y
i
‑
y
b
)2=(r
i
+r
b
)2计算新生成颗粒圆心坐标,其中X
a
、Y
a
为M号种子颗粒的圆心坐标,X
b
、Y
b
为N号次种子颗粒的圆心坐标,X
i
、Y
i
为新生成颗粒的圆心坐标,r
a
、r
b
、r
i
依次为M号种子颗粒、N号次种子颗粒和新生成颗粒的半径值。5.根据权利要求4所述的二维颗粒填充模型的生成方法,其特征在于,当新生成颗粒超出边界时,根据等式(y1‑
A
‑
y1‑
B
)x
i
+(x1‑
B
‑
x1‑
A
)y
i
+x1‑
A
y1‑
B
‑
x1‑
B
y1‑
A
‑
L1r
i
=0(x
a
‑
x
i
)2+(y
a
‑
y
i
)2‑
(r
a
+r
i
)2=0(x
b
‑
x
i
)2...
【专利技术属性】
技术研发人员:马建军,丁文洁,李诚豪,陈俊杰,林越翔,黄林冲,杨宏伟,梁禹,
申请(专利权)人:南方海洋科学与工程广东省实验室珠海,
类型:发明
国别省市:
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