基于扩展多面体包络函数的快速接触搜索算法

扩展多面体是由基本多面体和扩展球体通过Minkowski Sum方法构造生成,其同时具有多面体和球体的几何性质,可用于复杂形态颗粒的离散元模拟.为提高扩展多面体单元的接触搜索效率,本文采用球面函数与二阶多面体扩展函数加权求和的方法形成扩展多面体的包络函数,将扩展多面体的接触问题转化为两个包络函数之间的优化问题.通过拉格朗日乘子算法可求解该优化问题进而确定两个包络函数之间的接触中心点.基于该接触中心点可快速判断多面体单元间的最近点以及两个接触颗粒的接触法向和接触重叠量,从而避免了以往接触判断中逐个几何特征搜索判断导致的算法复杂性,有效地提高了扩展多面体离散元的接触搜索效率.综合以上扩展多面体单元的快速接触搜索方法和非线性接触模型,本文发展了基于扩展多面体的非规则离散元方法.通过不同形态单个颗粒下落过程的模拟,研究了包络函数中光滑度系数对结果的影响.分析表明光滑度系数在0.0001–0.1范围内对计算结果影响较小,且光滑度系数越小计算结果越趋近于一致,说明本文方法具有良好的稳定性.通过多颗粒在方形平底漏斗中卸料过程的离散元模拟,与已有的试验和数值模拟结果对比分析了漏斗中的剩余颗粒比例,验证了本文提出的高效接触搜索算法和非线性接触模型的可靠性.     

颗粒离散元的HACell检索算法用于SCC模拟

颗粒单元间的接触检索是提高颗粒离散元方法计算效率的关键。该文提出一种基于空间网格划分的单元间接触区域搜索的离散元接触检索算法HACell。该方法根据单元位置及大小,将其分配于空间网格中,记录单元在空间中的分布状况,并通过接触区域的搜索对位于同一网格中的邻居单元进行接触判定。通过自密实混凝土(self-compac-ting concrete,SCC)的三维离散元模拟,说明HACell算法的网格划分不受单元粒径的限制,且计算复杂度仅为O(N)。HACell算法的单元接触判定实现离散单元间的高效接触检索,计算耗时约为CGrid算法的30%左右。     

离散元法中三种球形颗粒接触发现算法的比较

离散元法的计算效率是离散元法的核心问题,而接触发现算法是影响计算效率的重要因素.以目前广为使用的球形颗粒离散元法中的三种接触发现算法为基础,分别将这三种方法并入到作者自行开发的离散元程序中,模拟五个不同颗粒数量的砂堆形成过程.模拟结果表明,边界盒法计算效率最高,相邻单元法次之,边界球法计算效率最低.     

接触问题的三角形载荷离散FFT加速算法

接触问题控制方程的有效求解,往往涉及到复杂的数学理论知识,而在实际工程应用中,接触应力分布又具有高度随机性。为高效快速求解任意载荷分布下固体的接触响应,基于三角形载荷离散单元,嵌入离散卷积快速傅里叶变换（DC-FFT）算法,提供了一种高精度、高可靠度的计算方法。相比于通常采用的分段均布载荷离散方法,三角形单元的解析求解略显复杂,但能更好地模拟接触载荷任意分布的特性,对于接触边缘处载荷由零递增或递减为零的情况,也可以予以充分考虑。为优化三角形载荷离散单元的求解方法,根据接触影响系数矩阵的“激励-响应”特性,推导了三角形载荷单元和均布载荷单元作用下的应力分量解析解。通过构造包含影响系数矩阵的离散卷积形式应力解,将某一目标节点在所有载荷单元作用下,重复度极高的矩阵运算叠加过程,采用DC-FFT算法来简化加速计算。通过程序编程计算,分析验证了所提出算法的精确度和高效性。     

一种离散单元法的弹性可变形颗粒模型

基于弹性变形的Hooke定律,提出了一种考虑颗粒变形以及不同材料特性的离散单元法(discrete element method,DEM)的多边形颗粒模型,根据该模型开发了相应的DEM程序。应用有限元方法和DEM模拟了弹性颗粒的碰撞过程。通过与有限元计算结果比较,证明在处理颗粒的接触问题时,该弹性可变形颗粒模型比传统刚性模型能够准确地反映颗粒介质的实际变形和接触力的变化,从而能够提高DEM分析的精度。     

基于边-边接触的三维离散数值计算模型

采用边-边（面-面）接触离散元模型，研制了三维离散元计算程序，计算了集中载荷作用下弹性基础的沉降和应力场，通过与解析解的比较，基本验证了该程序的可靠性，当单元之间的位移和变形相对于单元本身的尺度较小时，采用边-边接触模型研究不连续介质问题和颗粒散体问题比角-边接触模型更加有效。     

非规则颗粒与滚筒球磨机相互作用的离散元–有限元耦合分析

非规则颗粒形态显著影响球磨机中颗粒材料的运动行为，同时对球磨机结构产生不同的力学响应。采用超二次曲面方程描述非规则颗粒材料，并发展了离散元（discrete element method,DEM）–有限元（finite element method, FEM）耦合算法以分析非规则颗粒材料与滚筒球磨机间的相互作用。在该算法中，滚筒球磨机被划分为一系列四边形单元，并且超二次曲面颗粒与球磨机间的接触判断可转化为超二次曲面颗粒与四边形单元间的接触判断。将计算得到的碰撞力向节点插值，该节点力作为载荷条件在有限元中进行隐式动力学求解，并通过求解颗粒运动方程和有限元动力方程实现颗粒运动更新和结构力学响应分析。进一步分析了滚筒球磨机中球体、圆柱体和立方体颗粒材料的运动行为以及滚筒球磨机的变形及应力分布规律。研究结果表明：颗粒形状显著影响球磨机研磨效果和球磨机结构位移；立方体颗粒具有最好的研磨效果，而圆柱体颗粒比球体颗粒具有更好的研磨效果；在结构位移上，立方体颗粒有最大的峰值位移，其次是圆柱体和球体颗粒；相比于规则的球体颗粒，超二次曲面颗粒有不规则的表面形状，这会导致更好的研磨效果和更大的结构位移。     

沙粒群的散体动力学建模

介绍了将离散单元方法引入沙粒群分析计算的具体过程和方法。根据赫兹接触理论和非完全弹性碰撞理论,确定了沙粒与沙粒之间本构关系的各接触参数,详细讨论了接触沙粒间相互作用力的分析计算方法,建立了沙粒群的散体动力学模型。     

离散元法中的集料三维数字模型构建

基于三维建模及PFC 5.0平台Fish语言开发一种集料三维离散元模型构建方法.基于三维建模构建集料颗粒几何形态特征,将集料几何形态导入PFC 5.0平台构建可表征集料几何形态的clump模板;调用clump模板在一定空间内生成clump用于集料离散元模拟.为评价该方法的有效性及准确性,使用填充度评价clump表征集料几何形态的效果,并采用单元球体数量量化虚拟集料对计算效率的影响,分析几何形态精度与填充算法效率的关系以及填充算法参数对填充度以及单元球体数量的影响.研究结果表明:集料几何形态特征点数量为1 000～2 000能够发挥填充算法的优势;按照填充算法推荐参数生成的clump块体可以较好地平衡填充精度与计算效率.该方法可以实现低成本、高效率生成集料三维离散元模型,为进一步数字化试件仿真提供有力技术支撑.     

非饱和土三维离散元计算中宏-细观参数关系探究

提出了一种建立非饱和土体宏-细观参数之间关系的方法,来建立在不同孔隙比和含水率等初始条件下非饱和土在不同应力路径下的离散元计算模型;通过编制离散元程序,基于接触粘结模型,对现有的PFC3D(Particle Flow Code in three dimensions)离散元程序进行改进,从而对在不同颗粒间粘结强度下的离散元试样进行一维固结的数值模拟试验来确定其结构屈服应力,并以结构屈服应力为桥梁建立颗粒间粘结强度随含水率变化的函数关系,最后建立能够反映真实非饱和土试样颗粒级配和在不同含水量下的离散元数值模型,为通过PFC3D等三维离散元软件研究非饱和土的基本力学特性提供思路.     

物理教学与物理科学方法

根据新课程改革的基本理念,物理教学应充分重视物理科学方法的教育。用实例剖析了如何将物理教学与物理科学方法进行有机的结合。     

数值积分法在船体计算中的应用

结合船体的一些基本计算,较详细的介绍了数值积分的梯形法、辛浦生法（其中包括辛浦生第一法和辛浦生第二法）、乞贝雪夫法等数值积分法的推导及应用．     

基于WYD方法的自由界面模态综合法及其应用

提出了用ＷＹＤ方法获取子结构的保留主模态，推导了３个子结构的自由界面模态综合法。计算了某车辆模型的固有频率，并与实验结果做了比较，结果表明，基于ＷＹＤ方法的自由界面模态综合法不仅具有较高的综合效率，且计算算精度也能满足工程要求。     

多变量线性控制系统的研究方法

本文对多变量线性控制系统的研究方法进行了描述，并指出了它们之间的关系。     

层次分析中相对熵算法的若干性质

讨论了相对熵算法的一般性质，并给出了特征根法、梯度特征向量法、改进梯度特征向量法同相对熵算法等价的充要条件。     

《中外医疗》投稿说明

1、稿件应具有科学性、先进性和实用性,论点明确、数据准确、逻辑严谨、文字通顺。 2、计量单位以国家法定计量单位为准;统计学符号按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写。     

油气资源评价方法的分类、内涵与外延

根据计算基础、计算方式、计算过程的不同,可将油气资源评价方法分为成因法、统计法、类比法3大类,并且这3类评价方法可进一步细分。通过对不同油气资源评价方法的实质与关键问题分析,认为成因法实质上是一种"模拟法",不同成因法的计算侧重点有所不同,计算过程可看做"递减"模式;统计法通过分析各种统计数据来计算油气资源量,实质上是一种"数据法",计算过程可看做"递增"模式;类比法通过与刻度区的相似性来确定预测区中油气资源的富集程度,其计算结果往往会受一些敏感参数的影响,实质上是一种"主观认识法",计算过程可看做"中值"模式。对不同评价对象与不同勘探程度地区需要选择适用的评价方法,以提高可靠程度。本文还讨论了一种新的资源量结果综合法,即结果区间法,可更直观地分析资源量计算结果的分布范围,提高最终结果的准确度。     

简化瑞利方法边界条件的新思路

利用C方法非正交曲线坐标变换的思路，对瑞利方法(RFM)的边界条件进行了简化，同时用本征模式场解的线性叠加表述电磁场，使RFM的理论更具简洁性、规范性和普适性．简化后的方法物理概念清晰，公式简洁，数值计算稳定收敛。     

二维Poisson方程的谱方法求解

应用Chebyshev Tau方法和Chebyshev Galerkin方法数值求解了二维Poisson方程边值问题,得到了该问题的高精度逼近解.同时分析了数值逼近误差,说明了谱方法的高精度性和快速收敛性,并验证了谱方法的逼近效果与未知函数的正则性有关.     

嵌入法在大型MIS开发中的应用研究

大型MIS开发是一项费时费力的艰巨复杂的系统工程.传统的MIS开发方法既有其优势,又有其不足,为了进一步提高系统的开发效率,降低大型MIS系统开发的风险,文章在对传统MIS开发方法进行深入分析的基础上,结合在MIS开发中的实践,提出了一种开发大型MIS的新方法--嵌入法,并且详细讨论了嵌入法的设计开发模式.