公共面搜索算法改進及三維顆粒體生成算法.pdf

1、散粒體介質(zhì)在土木工程、水利工程、交通工程、倉儲問題、以及采礦等工程中經(jīng)常遇到。分析模擬散粒體介質(zhì)的運動變形過程離不開顆粒間的接觸搜索過程，如何快速準確地確定顆粒間的接觸關(guān)系和接觸位置是進行數(shù)值模擬的關(guān)鍵。國內(nèi)外很多學者針對三維塊體的接觸檢索算法做了大量的研究工作，提出了一些接觸搜索算法，其中以公共面法因其意義簡單而得到了較廣泛的應(yīng)用。但是對于公共面法而言，其位置的確定和搜索效率仍舊是該法在實際應(yīng)用中的主要限制條件。 Nezami

2、等于2004年提出了公共面的快速搜索算法，但是其文章中只是給出了兩個分離塊體的證明過程。對于發(fā)生接觸的塊體，Nezami等的做法是將接觸的塊體沿著上一步公共面的法線方向移開成分離的情形，然后再根據(jù)分離塊體的算法計算當前步的公共面，確定公共面后再將塊體移回原來的位置。但是移開后確定的公共面與真實的公共面是有偏差的。對于節(jié)理巖體等實際工程，塊體在初始的時候就是相互接觸的，沒有初始的公共面可供參考去移開兩個相互接觸的塊體，因此，Nezami等

3、人原來的算法是有很大局限性的。本文在Nezami等人方法的基礎(chǔ)上，對于剛剛接觸的塊體以及發(fā)生嵌入的塊體，證明了不需要進行人為的分離步驟，仍然能快速地找到公共面的真正位置。 模擬和研究散體顆粒系統(tǒng)的有關(guān)力學性質(zhì)和工程行為是非常重要的。其研究和模擬的前提是離散顆粒系統(tǒng)的生成?，F(xiàn)有的顆粒生成算法在生成顆粒的初始構(gòu)型時，大都伴有大量的擠壓或堆積等力學計算的參與，這使得顆粒生成過程變得復(fù)雜，效率較低，如何快速生成需要的散體顆粒系統(tǒng)是判斷顆

4、粒生成算法好壞的關(guān)鍵。Feng等于2003年提出了二維區(qū)域內(nèi)圓形顆粒生成的前進邊法，后來又在有關(guān)的文章中提到了三維區(qū)域內(nèi)部的球體顆粒生成的前進面法，但是沒有給出具體的實現(xiàn)方法和細節(jié)處理。本文在Feng等的基礎(chǔ)上，給出了三維區(qū)域內(nèi)球體顆粒生成的前進面法的具體實現(xiàn)步驟，同時，進一步給出了三維區(qū)域內(nèi)多面體顆粒的生成算法。 綜上所述，本文主要對公共面搜索算法和三維離散體顆粒的生成算法進行了研究，主要研究內(nèi)容和研究成果可以概括如下：