[发明专利]基于BPM理论构建细观力链颗粒模型的方法

摘要

本发明涉及一种基于BPM理论构建细观力链颗粒模型的方法，第一步，将物体的几何模型在空间进行网格划分，并获得每个网格中心的三维坐标；第二步，利用所得到的坐标信息按照网格的数量生成相应数量的刚性基础颗粒单元，并赋予颗粒固有属性；第三步，通过BPM理论将各个刚性基础颗粒进行粘结，相邻颗粒间形成一种粘结键，并给粘结键赋予一定的力学特性；第四步，给所构成的粘结模型施加外力，力沿着粘结键向内部进行传递，粘结颗粒模型受到外力作用时，力沿着粘结键向模型内部传递。根据本方法构建的颗粒模型可以体现出外力加载时，力在物体内部的传递路径演化情况和内部力的传递规律，为从微细观角度研究物体破碎机理提供一定的参考。

主权项

一种基于BPM理论构建细观力链颗粒模型的方法，包括如下步骤：第一步，将物体的几何模型在空间进行网格划分，并获得每个网格中心的三维坐标；第二步，利用所得到的坐标信息按照网格的数量生成相应数量的刚性基础颗粒单元，并赋予颗粒固有属性；第三步，通过BPM理论将各个刚性基础颗粒进行粘结，相邻颗粒间形成一种粘结键，并给粘结键赋予一定的力学特性，其中的力学关系如下：F‾i=F‾nni+F‾stiM‾i=M‾nni+M‾sti]]>和分别为法向、切向的力、力矩；ni、ti为接触平面的单位矢量；随着外力的作用，粘结键在每时步产生相应弹性力和力矩增量为：ΔF‾n=k‾nAΔUnΔF‾s=K‾nAΔUsΔM‾n=-ksJΔθnΔM‾s=-knIΔθs]]>式中：A、I、J分别为平行键的初始面积、惯性矩和极矩；作用在平行键上的最大拉应力和剪应力为：σ‾max=-F‾nA+|M‾s|R‾Iτ‾max=-F‾sA+|M‾n|R‾J]]>当最大拉应力超过抗拉强度或是最大剪应力大于剪切强度时，平行键发生破裂失效；第四步，给所构成的粘结模型施加外力，力沿着粘结键向内部进行传递，根据上述公式结合粘结颗粒模型进行判断，粘结颗粒模型受到外力作用时，力沿着粘结键向模型内部传递，形成的传递路径称之为力链，力链有强弱之分,同时力在内部进行传递的过程中表现出一定的传递规律。