[發明專利]一種離散元仿真中多球顆粒的兩層網格搜索接觸檢測方法

有效

• 申請號: 201610105766.5
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105787998B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 胡國明;方自強;李婉婉;桂文杰;劉勇
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種離散元仿真中多球顆粒的兩層網格搜索接觸檢測方法，其特征在于，基于以下定義：

多球顆粒由單元球組成，用于表達和模擬各種非球形顆粒的幾何形狀，其中，單元球是組成多球顆粒的最小單元，單元球相互重疊，并且它們的尺寸被改變；組成多球顆粒的單元球的數量、尺寸及其組合形式，決定了所表達的多球顆粒的幾何形狀精度；

具體包括以下步驟：

步驟1，每個多球顆粒各自由一個包絡球來表示；多球顆粒i的包絡球的幾何中心P_i的全局坐標x_i^G、y_i^G和z_i^G采用如下公式計算：

其中和是多球顆粒i的單元球u的球心的全局坐標，是單元球u的體積，n_s是多球顆粒i中單元球的數量；多球顆粒i的包絡球的半徑R_i采用如下公式計算：

其中是多球顆粒i的包絡球與單元球u之間的中心距，是單元球u的半徑；

全局空間被劃分為尺寸均為D的方形或立方體網格，并供第一層網格搜索所用，其中D是最大包絡球的直徑；每個包絡球被投影至全局空間的網格中；

步驟2，在第一層網格搜索中，通過網格搜索來查找目標顆粒的包絡球i周圍的所有鄰居包絡球MM(i)，這些鄰居包絡球中的候選顆粒被挑選出來；如果目標顆粒的包絡球i與某個候選顆粒的包絡球j相交，則該候選顆粒的第一層網格搜索完成，進入步驟3；反之，則進行目標顆粒的包絡球i與其余候選顆粒的包絡球之間的相交檢測；

步驟3，當目標顆粒的包絡球i與候選顆粒的包絡球j相交時，一個尺寸為D+d的方形或立方體局部空間被劃分為尺寸均為d的方形或立方體網格，并供第二層網格搜索所用，其中d是最大單元球的直徑；目標顆粒i與候選顆粒j的單元球被投影至局部空間的網格中；

步驟4，在第二層網格搜索中，通過網格搜索來查找目標單元球u周圍的所有鄰居單元球nn(u)，這些鄰居單元球為目標單元球u的候選單元球；如果目標單元球u與某個鄰居單元球v接觸，則計算多球顆粒的接觸力；反之則進行目標單元球u與其余候選單元球之間的接觸檢測；

步驟5，重復步驟4直至遍歷目標單元球u周圍的所有候選單元球nn(u)和所有n_s個目標單元球；

步驟6，重復步驟2到步驟5直至遍歷目標顆粒包絡球i周圍的所有候選包絡球MM(i)和所有M個目標包絡球。