论文名称：机械产品设计中的颗粒离散元仿真技术及实现

论文作者：武汉大学/ 胡励

指导教师：胡国明《研究领域：机械设计分析方法、微纳制备技术。》

离散单元法是一种求解颗粒及散体物料运动与力学行为的数值方法。在颗粒制备与处理装置的结构设计与分析方面，颗粒离散元仿真技术得到了普遍的认可，并取得了一系列有价值的研究成果。对于这类机械产品的颗粒离散元仿真需要着重考虑并实现以下三个方面的技术问题：边界模型的表面形状、运动及磨损的描述问题；颗粒与复杂的边界模型间的接触判断问题，以及仿真软件的设计及实现问题。

颗粒离散元仿真的边界模型通常涉及几何形状复杂、运动形式多变的机械部件，它们受到大量散料颗粒的频繁撞击和摩擦并产生表面磨损。论文基于三角网格边界建模方法，实现了边界模型的运动轨迹规划方法和表面磨损描述方法，解决了复杂边界模型形状、运动和磨损的描述问题，并以散料挖掘等仿真算例验证了这些方法的有效性。

颗粒离散元仿真采用接触判断算法捕捉颗粒单元与边界模型之间的碰撞，进而更新各颗粒单元的接触力。接触判断算法是制约离散元仿真计算速度的最大的瓶颈之一。论文提出并实现了一种新的基于几何关系推理的接触判断算法，改进了球形颗粒与复杂的三角网格边界间的相交检测方法，并采用散料混合仿真算例验证了该算法的有效性和稳定性。……