[发明专利]一种基于内作用力的颗粒簇建模方法

权利要求书

1.一种基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤10)在边界内初始化生成n个位置随机的元素；n表示大于等于2的整数；

步骤20)依次计算每个元素所受的其它元素的作用力以及所受的边界的作用力，调整元素的位置；

步骤30)判断是否满足预设条件，若不满足，则执行步骤20)；

步骤40)得到颗粒簇模型。

2.根据权利要求1所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述元素为圆球或圆盘。

3.根据权利要求1所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤20)具体包括：

步骤201)根据元素与其它元素之间的位置，得到元素所受的其它元素的作用力；

步骤202)根据元素与边界之间的位置，得到元素所受的边界的作用力；

步骤203)结合元素所受的其它元素的作用力和元素所受的边界的作用力，得到元素的调整偏移量；

步骤204)根据所述元素的调整偏移量，调整元素的位置。

4.根据权利要求3所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤201)中，利用式(1)计算元素所受的其它元素的作用力：

式中，表示元素i所受的元素j的作用力，r_i表示元素i的半径，r_j表示元素j的半径，O_i表示元素i的圆心或球心，O_j表示元素j的圆心或球心，d表示元素i和元素j之间的圆心距离或球心距离。

5.根据权利要求3所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤202)中，利用式(2)计算元素所受的边界的作用力：

式中，表示元素i所受的来自边界点P_k的作用力，k_s为弹性系数，k_c为调节系数，O_i表示元素i的圆心或球心，r_i表示元素i的半径，O₀表示边界的形心，Q表示元素i的球心与边界点P_k的连线与元素i的远离O₀的交点。

6.根据权利要求3所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤203)中，利用式(3)计算元素的调整偏移量：

式中，表示元素i的调整偏移量，表示元素i所受的其它所有元素的作用合力，表示元素i所受的边界点P_k的作用力。

7.根据权利要求3所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤203)中，利用式(4)计算元素的调整偏移量：

式中，表示元素i的调整偏移量，表示元素i所受的其它所有元素的作用合力，表示元素i所受的边界点P_k的作用力,表示元素i上一次的调整偏移量。

8.根据权利要求1所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述步骤30)中，所述预设条件为：

执行步骤20)的次数等于预设次数或重叠度因数小于预设阈值；

所述重叠度因数利用式(5)计算：

式中，n表示元素总数，R_eq表示边界的等效半径，表示所有元素的总合力。

9.根据权利要求1所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所有元素的半径均相等。

10.根据权利要求9所述的基于内作用力的颗粒簇建模方法，其特征在于，所述元素的半径φ表示填充率，V_b表示边界内空间的体积。