[发明专利]一种离散元仿真中多球颗粒的两层网格搜索接触检测方法

权利要求书

1.一种离散元仿真中多球颗粒的两层网格搜索接触检测方法，其特征在于，基于以下定义：

多球颗粒由单元球组成，用于表达和模拟各种非球形颗粒的几何形状，其中，单元球是组成多球颗粒的最小单元，单元球相互重叠，并且它们的尺寸被改变；组成多球颗粒的单元球的数量、尺寸及其组合形式，决定了所表达的多球颗粒的几何形状精度；

具体包括以下步骤：

步骤1，每个多球颗粒各自由一个包络球来表示；多球颗粒i的包络球的几何中心P_i的全局坐标x_i^G、y_i^G和z_i^G采用如下公式计算：

其中和是多球颗粒i的单元球u的球心的全局坐标，是单元球u的体积，n_s是多球颗粒i中单元球的数量；多球颗粒i的包络球的半径R_i采用如下公式计算：

其中是多球颗粒i的包络球与单元球u之间的中心距，是单元球u的半径；

全局空间被划分为尺寸均为D的方形或立方体网格，并供第一层网格搜索所用，其中D是最大包络球的直径；每个包络球被投影至全局空间的网格中；

步骤2，在第一层网格搜索中，通过网格搜索来查找目标颗粒的包络球i周围的所有邻居包络球MM(i)，这些邻居包络球中的候选颗粒被挑选出来；如果目标颗粒的包络球i与某个候选颗粒的包络球j相交，则该候选颗粒的第一层网格搜索完成，进入步骤3；反之，则进行目标颗粒的包络球i与其余候选颗粒的包络球之间的相交检测；

步骤3，当目标颗粒的包络球i与候选颗粒的包络球j相交时，一个尺寸为D+d的方形或立方体局部空间被划分为尺寸均为d的方形或立方体网格，并供第二层网格搜索所用，其中d是最大单元球的直径；目标颗粒i与候选颗粒j的单元球被投影至局部空间的网格中；

步骤4，在第二层网格搜索中，通过网格搜索来查找目标单元球u周围的所有邻居单元球nn(u)，这些邻居单元球为目标单元球u的候选单元球；如果目标单元球u与某个邻居单元球v接触，则计算多球颗粒的接触力；反之则进行目标单元球u与其余候选单元球之间的接触检测；

步骤5，重复步骤4直至遍历目标单元球u周围的所有候选单元球nn(u)和所有n_s个目标单元球；

步骤6，重复步骤2到步骤5直至遍历目标颗粒包络球i周围的所有候选包络球MM(i)和所有M个目标包络球。