[发明专利]二维不规则颗粒间接触力计算方法

说明书

本发明公开了一种二维不规则颗粒间接触力计算方法，包括以下步骤：步骤S10，获取第一颗粒所对应的第一轮廓，获取第二颗粒所对应的第二轮廓；步骤S20，确定第一轮廓的第一质量中心，确定第二轮廓的第二质量中心；步骤S30，确定第一轮廓上的点到第一质量中心的第一距离；步骤S60，判断第一轮廓和第二轮廓是否相交，若第一轮廓和第二轮廓相交，计算相交区域中第一轮廓上各点的法向，即，计算相交区域中第二轮廓上各点的法向；步骤S70，计算各接触对接触力的方向；步骤S80，计算各接触对上的接触力；步骤S90，计算两个颗粒之间的接触力。本发明所计算出的不规则颗粒间接触力精度更高。

技术领域

本发明属于接触力计算技术领域，尤其涉及一种二维不规则颗粒间接触力计算方法。

背景技术

目前，应用于离散元模拟中需要对于二维不规则颗粒的法向接触力进行计算，目前已有的技术采用先计算不同颗粒绑定圆之间的嵌入深度，然后假定各接触点上法向力为嵌入深度的函数，独立计算各接触点的法向力。计算出的接触力与真实的接触力之间有较大的误差。

因此，现有技术有待于改善。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种二维不规则颗粒间接触力计算方法，旨在解决背景技术中所提及的技术问题，以减少误差，精度更高。

本发明的一种二维不规则颗粒间接触力计算方法，包括以下步骤：

步骤S10，获取第一颗粒所对应的第一轮廓，获取第二颗粒所对应的第二轮廓；

步骤S20，确定第一轮廓的第一质量中心，确定第二轮廓的第二质量中心；

步骤S30，确定第一轮廓上的点到第一质量中心的第一距离，确定第二轮廓上的点到第二质量中心的第二距离；

步骤S40，建立直角坐标系，确定第一轮廓所对应的第一外接矩形，确定第二轮廓所对应的第二外接矩形；

步骤S50，判断第一外接矩形和第二外接矩形是否相交，若第一外接矩形和第二外接矩形相交，则执行步骤S60；

步骤S60，判断在第一外接矩形和第二外接矩形相交部分内的第一轮廓和第二轮廓是否相交，若第一轮廓和第二轮廓相交，将相交区域中第一轮廓离散，计算各离散点的法向n₁，即计算相交区域中第二轮廓上与轮廓一离散点相关的各点的法向n₂，即其中，x₁和y₁为第一轮廓各点在直角坐标上的坐标，x₂和y₂为第二轮廓各点在直角坐标上的坐标；

步骤S70，计算各接触对接触力的方向，即

步骤S80，计算各接触对上的接触力F_i，即其中，S_Fi表示各接触对的面积，k为颗粒接触刚度；

步骤S90，计算两个颗粒之间的接触力F，即F＝∑F_i。

优选地，接触对包括第一轮廓上第一点和第二轮廓上第二点，第一点和第二点所连接的直线经过第一轮廓的质量中心，第一点和第二点均位于相交区域中。

本发明的二维不规则颗粒间接触力计算方法，有益效果如下：本发明直接计算不规则颗粒之间的真实接触区域，通过对嵌入区域的分割，计算各分割区域的接触力，然后叠加得到总接触力，得到的结果较已有的技术精度更高。

附图说明

图1为本发明二维不规则颗粒间接触力计算方法中第一轮廓、第二轮廓、第一外接矩形和第二外接矩形的示意图；

图2为本发明二维不规则颗粒间接触力计算方法中第一轮廓的示意图；

图3为本发明二维不规则颗粒间接触力计算方法中第二轮廓的示意图；