[發(fā)明專利]適用于GPU純矩陣運(yùn)算的快速離散元數(shù)值計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410405053.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104239277B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春;施斌;王寶軍;張丹;索文斌;顧凱;吳靜紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/16
• 分類號(hào): G06F17/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

1.適用于GPU純矩陣運(yùn)算的快速離散元數(shù)值計(jì)算方法，其特征是步驟包括：?

(1)建立鄰近顆粒矩陣和顆粒離散元堆積模型；將顆粒由1到m編號(hào)，將可能與顆粒接觸的鄰近顆粒編號(hào)存儲(chǔ)在鄰近顆粒矩陣Pn的相應(yīng)行中，行長(zhǎng)度差異用m+1虛顆粒編號(hào)填充；?

(2)實(shí)現(xiàn)純矩陣迭代計(jì)算顆粒受力；基于鄰近顆粒矩陣，將鄰近顆粒坐標(biāo)和屬性轉(zhuǎn)化成與鄰近顆粒矩陣對(duì)應(yīng)的m*n矩陣形式；在離散元迭代運(yùn)算中，通過(guò)矩陣計(jì)算得到顆粒初步受力矩陣Fn₀、矩陣大小m*n；?

(3)使用接觸關(guān)系矩陣對(duì)受力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾，完成迭代計(jì)算；根據(jù)受力等因素計(jì)算接觸關(guān)系布爾矩陣Bc，利用Bc篩選出Fn₀中的實(shí)際受力單元，得到顆粒實(shí)際受力矩陣Fn，計(jì)算合力并完成顆粒運(yùn)動(dòng)模擬。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于GPU純矩陣運(yùn)算的快速離散元數(shù)值計(jì)算方法，其特征是(1)建立鄰近顆粒矩陣和顆粒離散元堆積模型的步驟：?

步驟10構(gòu)建初始的顆粒離散元堆積模型，顆粒由1開(kāi)始編號(hào)到m；根據(jù)顆粒編號(hào)，將顆粒的幾何參數(shù)和力學(xué)參數(shù)存儲(chǔ)于各數(shù)組中；?

步驟11通過(guò)常規(guī)方法獲得各顆粒的鄰近顆粒、即可能接觸顆粒，并將其逐行存儲(chǔ)于鄰近顆粒矩陣Pn中；每個(gè)顆粒的鄰近顆粒編號(hào)存儲(chǔ)于鄰近顆粒矩陣相應(yīng)行中，矩陣大小為m*n，即m行n列；?

步驟12將顆粒屬性轉(zhuǎn)成與Pn矩陣對(duì)應(yīng)的m*n形式，并進(jìn)行純矩陣離散元數(shù)值計(jì)算，得到顆粒的初步受力矩陣Fn₀、m*n階；初步受力矩陣與鄰近顆粒矩陣中顆粒編號(hào)一一對(duì)應(yīng)，記錄了顆粒與其鄰近顆粒間的初步作用力；?

步驟13使用接觸關(guān)系布爾矩陣Bc來(lái)記錄顆粒的連接和接觸狀態(tài)；接觸關(guān)系矩陣與鄰近顆粒矩陣一一對(duì)應(yīng)，接觸關(guān)系矩陣記錄鄰近顆粒是否與中心顆粒接觸，即是否存在力的作用；計(jì)算顆粒接觸關(guān)系布爾矩陣Bc，由于鄰近顆粒矩陣中僅部分顆粒與中心顆粒有接觸關(guān)系，將初步受力矩陣Fn₀逐項(xiàng)乘以Bc獲得顆粒實(shí)際受力矩陣Fn、m*n矩陣；?

步驟14根據(jù)離散元顆粒計(jì)算合力和運(yùn)動(dòng)計(jì)算進(jìn)行顆粒運(yùn)動(dòng)模擬；根據(jù)實(shí)際受力矩陣求取各顆粒所受合力，并通過(guò)經(jīng)典力學(xué)方法計(jì)算顆粒運(yùn)動(dòng)；具體見(jiàn)步驟30-36；?

步驟15通過(guò)不斷迭代，實(shí)現(xiàn)顆粒離散元的動(dòng)態(tài)模擬。?

步驟16得到數(shù)值模擬最終結(jié)果。?