三维离散元法计算仿真软件的研究

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，例如一个柱面上钻有圆孔和一个锥面上开有沟槽等。为了在边界建模和三维离散元法分析时，去除这些缺失部分，本文提出实边界和虚边界的概念。实边界表示机械部件中实际存在的面，这些面与散粒物料接触时有接触力产生；虚边界表示实边界上缺失部分，散粒物料与虚边界接触时没有力产生，因而可以穿过虚边界。分析还可知，定义虚实边界的方法，也可望解决不同图元间的相贯问题。 在上述思想指导下，本文建立了球体颗粒与虚圆形平面、虚圆柱面边界的接触判断、接触点坐标和接触叠合量的求解方法，还建立了球体颗粒与实多边形平面、实扇形平面和实锥面边界的接触判断、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、相贯边界的接触碰撞，同时采用OpenGL实现了机械部件工作过程的仿真显示。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。