[发明专利]仿真方法和仿真装置

说明书

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及仿真方法和仿真装置。

背景技术

作为计算连续体（例如流体或弹性体）的运动的数值计算方法，已经利用了有限差分法、有限元法或有限体积法，上述方法基于数值网格来求出微分方程的近似解。另外，近年来，由于数值计算已经用于例如计算机辅助工程（CAE）等应用领域中，所以已开发了用于计算连续体的状态的数值计算方法并且已经解决了流体和结构之间的交互的问题。然而，在利用数值网格的数值计算方法中，当出现移动边界问题（例如存在包括自由表面的界面）或用于分析流体和结构之间的交互的流体结构交互分析中的问题时，难以对连续体进行处理。因此，在一些情况下，难以创建程序。

作为不使用数值网格的数值计算方法，存在粒子法（particle method）。粒子法将连续体的运动分析为有限数量的粒子的运动。当前提出的代表性粒子法为例如光滑粒子流体动力学（SPH）法或移动粒子半隐式（MPS）法。粒子法能够对连续体的运动进行分析而无需处理移动边界的特别措施。因此，近年来，粒子法已经被广泛用作用于计算连续体的运动的数值计算方法。

在结构分析领域中，在一些情况下，计算物体间的接触，例如物体间的碰撞。基于有限元法的软件（例如LS-DYNA（注册商标））根据数值网格的几何形状来处理接触问题。然而，粒子法不生成数值网格。因此，在接触的计算中，当另一粒子进入距粒子预定半径h_s的球体时，粒子法执行计算，使得将反作用力施加至粒子。图8是示出由传统粒子法所计算的反作用力的示例的图。在图8所示的示例中，粒子91布置于粒子90的半径h_s内。在图8所示的示例中，将粒子90布置于粒子91的半径h_s内。在图8所示的示例中，粒子法计算从粒子90施加至粒子91的反作用力90a。另外，粒子法计算从粒子91施加至粒子90的反作用力91a。

粒子法使用以下方程（1）作为应用于例如粒子i和粒子j的势函数（potential function）。

在本文中，x_i和x_j分别是粒子i和粒子j的位置向量。另外，c是常量。

获得通过方程（1）表示的势而从粒子j施加至粒子i的反作用力作为（表达式2），并且获得通过上述势而从粒子i施加至粒子j的反作用力作为（表达式3）。

用于计算接触的粒子法的另一示例为当计算粒子的接触点时计算除球体以外的闭合表面的接触点的方法。

关于传统技术，参照例如日本特开第2009-26279号公报。

然而，传统粒子法表示球形势区（potential region）。因此，在传统粒子法中，当处理可变形体（例如弹性体）之间的接触问题时，在一些情况下，变形之后的粒子能够侵入在变形之前该粒子不能侵入的区域。在这种情况下，由于给定粒子的计算区域包括另一粒子，因此传统粒子法中的计算反作用力的精确度劣化。图9和图10是示出传统粒子法的问题的示例的图。图9示出了在通过传统粒子法开始仿真时、变形之前的弹性体的粒子80的布置的示例。如图9的示例所示，两个粒子80被布置为使得它们在半径h_s内的区域彼此交叠。因此，与包括粒子80的弹性体不同的弹性体的粒子81难以侵入两个粒子80之间。

图10示出了在通过传统粒子法进行仿真的中途中变形后的弹性体的粒子80的布置的示例。如图10的示例所示，两个粒子80沿如下方向变形：在该方向上，它们保持彼此分离并且它们在半径h_s内的区域彼此不交叠。因此，与包括粒子80的弹性体不同的弹性体的粒子81能够侵入两个粒子80之间。当粒子81侵入两个粒子80之间时，粒子80布置于粒子81的计算区域上并且粒子81布置于粒子80的计算区域上。因此，在图10所示的示例中，计算反作用力的精确度劣化。

因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供用于以高精确度来计算连续体运动的数值计算仿真。

发明内容

根据实施方式的一个方面，一种计算机可读记录介质，在所述计算机可读记录介质中存储有仿真程序。该仿真程序使计算机执行包括下述步骤的处理：当可变形连续体由多个粒子表示时，基于所述多个粒子中的每个粒子的变形量，将所述多个粒子中的每个粒子的球形势区变形为椭球形势区；以及基于所述多个粒子中的每个粒子的变形为椭球形的势区来计算粒子之间的反作用力。