基于非完整图元的三维离散元法边界的计算方法研究

在构建一种基于离散元法的机械部件通用数字化设计方法和集成设计分析软件时,存在的一个问题是有些零部件表面不是完整的图元,例如一个柱面或一个圆环面被切割,只剩余一部分。为了在边界建模和三维离散元法分析时,能够分析这些不完整的图元,本文提出了非完整图元边界的概念。这些非完整图元是基本图元的一部分,它们是由基本图元切割而成。 在上述思想指导下,本文建立了球体颗粒与弓形平面、圆台面、球台面、球冠面、多边形平面、非完整直线圆柱面、圆环面、非完整圆环面边界的接触判断、接触点坐标和接触叠合量的求解方法。采用面向对象技术,在Windows环境下,以VC++6.0为开发工具,实现了上述算法,还实现了球体颗粒与运动边界、组合边界的接触碰撞过程仿真,同时采用OpenGL实现了简单边界、运动边界、组合图元边界与球体颗粒接触作用过程的仿真显示。 还针对现有软件的边界模型添加了邻居搜索算法,加快了颗粒数量较多时软件的计算速度。本文的工作对于完善集成设计分析软件及建立相关机械部件的通用数字化设计方法均有较大意义。