[发明专利]基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法

权利要求书

1.基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法，其特征在于,包括如下步骤：

步骤一、根据待研究的挖齿、土壤、燃气管道模型的几何信息生成粒子模型，并根据粒子模型几何尺寸，将各粒子模型离散为有限个粒子，并将挖齿对应粒子模型的粒子定义为Ⅰ类型粒子、土壤对应粒子模型的粒子定义为Ⅱ类型粒子、燃气管道对应粒子模型的粒子定义为Ⅲ类型粒子，并根据挖齿、土壤、燃气管道的物理力学参数对其不同模型的粒子分别赋值；

步骤二、预先确定分析燃气管道受挖掘施工破坏过程中需要采用的数值处理技术，并设置时间步长及时间步数;

步骤三、对Ⅰ类型粒子进行Ⅰ-Ⅰ类型、Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ类型相邻粒子对的搜索；对Ⅱ类型粒子进行Ⅱ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅲ类型相邻粒子对的搜索；对Ⅲ类型粒子进行Ⅲ-Ⅲ类型相邻粒子对的搜索；

步骤四、对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类型粒子分别进行密度求解；

步骤五、对土壤、燃气管道粒子进行应力应变及人工粘度的求解，并根据应力应变求解结果及人工粘度影响得到由内力引起的第一速度变化率；

步骤六、根据重力、固壁边界作用力以及及各模型间相互作用力得到由外力引起的第二速度变化率；

步骤七、根据第一速度变化率及第二速度变化率之和更新质点信息;

步骤八、判定时间步是否达到预设的存储时间步和计算总时间步，如果未达到则重复步骤三到步骤七，如果达到存储时间步，则输出分析所需信息，如果达到计算总时间步，则计算终止。

2.根据权利要求1所述的基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法，其特征在于: 所述数值处理技术包括密度计算方法、光滑核函数、粒子搜索方法、接触边界计算方法、固壁边界计算方法、时间积分方法。

3.根据权利要求2所述的基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法，其特征在于:所确定的光滑核函数的计算公式为：

其中为光滑核函数， 为光滑半径， 为粒子间距与光滑半径的比值，在一维、二维、三维空间下分别为、、。

4.根据权利要求2所述的基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法，其特征在于，步骤三进行相邻粒子对搜索时，具体包括6种情况：进行相邻粒子对搜索时，将相邻粒子对分为两大类六小类：第一大类为对同类型粒子组成的粒子对进行搜索、第二大类为对不同类型粒子组成的粒子对进行搜索；所述第一大类同类型粒子组成的粒子对搜索包括：①对Ⅰ类型粒子进行内部粒子对搜索，找到每个Ⅰ类型粒子的Ⅰ-Ⅰ类型相邻粒子对；②对Ⅱ类型粒子进行内部粒子对搜索，找到每个Ⅱ类型粒子的Ⅱ-Ⅱ类型相邻粒子对；③对Ⅲ类型粒子进行内部粒子对搜索，找到每个Ⅲ类型粒子的Ⅲ-Ⅲ类型相邻粒子对；

第二大类为不同类型粒子组成的粒子对包括：①对相互接触的挖齿及土壤粒子对进行搜索，找到每个与Ⅰ类型粒子相邻的Ⅰ-Ⅱ类型相邻粒子对；②对相互接触的土壤及管道粒子对进行搜索，找到每个与Ⅱ类型粒子相邻的Ⅱ-Ⅲ类型相邻粒子对；③对相互接触的挖齿及管道粒子对进行搜索，找到每个与Ⅰ类型粒子相邻的Ⅰ-Ⅲ类型相邻粒子对。

5.如权利要求4所述的基于SPH的燃气管道受挖掘施工破坏过程的分析方法，其特征在于，在寻找Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅲ、Ⅰ-Ⅲ类型相邻粒子对时，采用平均影响半径作为判断粒子对的标准。