基于AutoCAD软件的三维离散元法边界建模方法研究

本文在介绍了离散元法的基本原理、离散元法的国内外研究现状和现有三维离散元法边界建模方法及其存在问题的基础上,提出了由机械部件的三维CAD模型(CAD软件设计图)建立其三维离散元法分析模型的思想,并在此基础上实现AutoCAD软件与三维离散元分析软件的集成,从而开发了一种集结构设计与性能分析评价于一体的与散粒物料接触作用有关的机械部件通用数字化设计方法和集成设计分析软件,为相关机械部件的数字化设计和结构优化提供了一种新方法和新工具。 为实现由机械部件的三维CAD模型建立其三维离散元法分析模型,本文提出将机械部件的CAD模型分解为三维基本图元如平面、球面、柱面和锥面等,从而建立其三维边界离散元法分析模型的方法。为了解决基于图元边界建模时,存在的图元缺失和不同图元的相贯问题,还提出了实边界和虚边界的概念。 以AutoCAD软件为例,详细分析了AutoCAD模型中二维实体和三维实体的存储结构、图元识别和几何信息获取的方法,还介绍了边界几何信息数据库的设计、数据库各表之间的关联关系以及如何通过实体的扩展记录为图元添加运动属性信息等问题。 在对AutoCAD软件进行二次开发的基础上,实现了由机械部件边界的三维CAD模型建立其三维离散元法分析模型的软件设计,还实现AutoCAD软件与三维离散元法分析软件的集成,从而初步开发了上述集成设计分析软件,并通过几个实例验证了本文提出的三维离散元法边界建模方法及其所开发软件的有效性和正确性,为该集成设计分析软件的深入研究奠定了理论和实践基础。