A coupled 3D isogeometric and discrete element approach for modelling interactions between structures and granular matters

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魏高，王家翁，尹朔辉，Y.T.Feng，云天峰

应用力学与工程中的计算机方法

斯旺西大学作者： 云天峰

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© 2019. 本手稿版本根据CC-BY-NC-ND 4.0许可证提供http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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DOI（发布版本）： 2016年10月10日/j.cma.2019.05.043

摘要

提出了一种三维（3D）等几何/离散元耦合方法，用于模拟结构和颗粒之间的接触/碰撞。该方法利用了连续固体介质等几何分析（IGA）的几何光滑性和精确性，并具有有效性和实用性。。。

发布时间：	应用力学与工程中的计算机方法
国际标准编号：	0045-7825
出版：	2019
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URI（URI）：	https://cronfa.swan.ac.uk/Record/cronfa50539
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摘要：	提出了一种三维（3D）等几何/离散元耦合方法，用于模拟结构和颗粒之间的接触/碰撞。该方法利用了连续固体介质等几何分析（IGA）的几何光滑性和精确性，以及颗粒物离散元方法（DEM）的有效性和灵活性。处理IGA元素和离散元素（DE）之间交互的耦合过程包括全局搜索、局部搜索和交互计算。在全局搜索中，改进了CGRID方法，根据IGA元素和DE的边界盒表示检测它们之间的潜在接触对。NURBS控制网格的强凸壳特性在IGA元素的边界框表示中起着重要作用。在局部搜索中，该方法将每个球形DE质心作为从节点，将每个IGA单元的接触面作为主曲面。通过修改单纯形法和Brent迭代，求解了DE质心在IGA单元接触面上的投影。IGA元件和DE之间的接触力通过使用基于（非线性）罚函数的方法从其穿透力确定。整个耦合系统通过更新的拉格朗日格式中的显式时间积分进行求解。最后，在弹性状态下模拟了三个冲击示例，包括两个对称杆、一个管子对基脚条的冲击，以及颗粒颗粒对轧制毛坯的冲击，以评估该方法的准确性和适用性。
关键词：	等几何分析、离散元素、耦合、接触、惩罚
学院：	科学与工程学院