凹形多面体离散单元的水平集函数接触算法

来源：计算力学学报杂志2022年第3期北京时间：

作者：王嗣强,薛一桢,Michael Zhuravkov,季顺迎

单位：大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,白俄罗斯国立大学 理论与应用力学系, 白俄罗斯明斯克 220030,大连理工大学 大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院, 大连 116024

摘要：多面体模型理论上可构造任意颗粒形态,然而受单元接触算法的限制,仅用于凸形颗粒材料的离散元模拟。对于具有凹形特征的多面体单元,单个接触点的搜索算法难以精确计算单元间的作用力。考虑多面体单元间存在单个或多个接触点的计算特性,本文发展了适用于凸形和凹形多面体颗粒材料的水平集函数接触算法。该方法通过点-三角形单元距离计算方法和奇-偶数判定方法建立多面体单元的零水平集函数和空间水平集函数,并对水平集函数进行三线性插值,可得到多面体单元间的单个或多个接触点。为检验水平集函数接触算法的可靠性,对球形和凹形多面体颗粒材料的堆积和倒塌过程进行离散元模拟,并分析颗粒形状对堆积密度和休止角的影响规律。

关键词：离散元方法,凹形多面体,多接触点,水平集函数,

基金资助：国家重点研发计划重点专项(2021YFA1500302;2018YFA0605902);国家自然科学基金(42176241;52192693;U20A20327)资助项目.