[发明专利]一种模拟仿真技术中的相邻粒子搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程技术中的数值仿真领域，尤其涉及一种模拟仿真技术中的相邻粒子快速搜索方法。

背景技术

汽车碰撞、飞机降落以及爆炸冲击等工程实际问题的模拟仿真都存在计算量巨大的问题，其中接触界面的接触搜索、粒子法（如：光滑粒子流体动力学方法、离散元法、物质点法等）的相邻粒子搜索耗时较多是导致模拟仿真计算量大的主要原因之一。资料调研显示，目前已有的相邻粒子搜索方法包括：直接搜索法、链表搜索法、树形搜索法、PIB（Point-In-Box）搜索法等，现有技术中的参考文献1中对树形搜索法进行了公开，而参考文献2对PIB搜索法进行了公开。其中，直接搜索法效率太低，只对简单问题适用；链表搜索法在定区域的情况下效率很高，但在变区域的情况下效率低；树形搜索法是一种非常稳定、高效的算法；PIB搜索法的效率较高，而且非常节省内存，但其搜索效率对粒子分布很敏感。但以高效的树形搜索法应用于光滑粒子流体动力学方法的相邻粒子搜索为例，其搜索耗时仍然占整个仿真计算时间的50%以上。因此，必须发明一种更高效的搜索方法，以提高计算机模拟仿真的计算效率，使模拟仿真更好的解决工程实际问题。

所有已公开的关于计算机仿真方面的专利，包括：200710092856.6一种塑性成形数值模拟方法、200710171864.X管道中含有不可凝结气体的蒸汽冷凝的数值模拟方法、200810008558.9数值模拟结果显示程序、方法和系统、200610026093.0板柱结构中板柱节点的数值模拟方法、200710051543.6复杂渗控结构的渗流问题的SVA数值模拟方法、200710040000.4冲压模具结构分析数值模拟方法、200710035112.0基于数值模拟的高强铝、镁合金等温挤压方法、201110120406.X船舶与海洋工程防腐系统数值模拟及优化方法、201110088396.6一种级配碎石三轴试验的数值模拟方法、201110131761.7数值模拟金属薄板成形中预测颈缩破坏的方法和系统、201110194080.5一种铸件宏观偏析数值模拟的方法、201110226317.3选择性进流水温平抑装置及其水温数值模拟预报方法、201110231013.6粉沙质和淤泥质海岸泥沙运动数值模拟方法、201110327595.8木材复杂各向异性本构关系模型的数值模拟方法、201010290825.3一种基于数值模拟的汽车覆盖件回弹误差补偿方法、201110223231.5高强度钢板温热成形数值模拟方法、200810023420.6主梁断面气动自激力的全过程数值模拟方法、200810036138.1点焊连接失效数值模拟系统等。虽然专利较多，但模拟仿真技术中的相邻粒子快速搜索方法方面的相关专利目前还未有公开。

本发明主要针对以往搜索方法进行相邻粒子搜索效率低的问题，创新性的提出了一种条形化PIB搜索方法，该方法可有效提高工程实际问题中的模拟仿真计算效率。

[参考文献]

[1]Liu G R,Liu M B.Smoothed particle hydrodynamics:a meshfree particle method.Singapore:World Scientific,2003.

[2]Swegle J W.Search Algorithm.Sandia National Laboratories,1992.

发明内容

本发明的目的在于解决模拟仿真中相邻粒子搜索计算效率低的问题，提出一种可由计算机仿真系统实施的相邻粒子快速搜索方法，从而提高计算机仿真系统模拟复杂问题时的计算效率。

根据本发明的一个方面，提供一种模拟仿真技术中的相邻粒子搜索方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将点集划分为一系列条形的子集；

步骤2：分别对每个子集内的点排序；

步骤3：搜索给定盒子内的点；以及

步骤4：判断盒子内的粒子是否与对象粒子形成相邻粒子对，从而搜索到所有相邻粒子。

优选地，在所述步骤1中，将点集占据的最小区域在垂直于条形方向的方向上进行分割，以得到若干小的条形区域，每一个小的条形区域中的点即构成为一个子集，其中条形方向是点集宽度最大的方向，即坐标跨度最大的方向。