АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНТАКТОВ В МЕТОДЕ ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Аннотация

Приведен краткий обзор публикаций, посвященных решению задач механики гранулированных сред методом дискретных элементов. В этих публикациях обсуждаются условия успешного применения алгоритмов и программного обеспечения, разрабатываемых для эффективного функционирования вычислительных систем, реализующих метод дискретных элементов. Отмечается, что наиболее трудоемкими в моделировании процессов деформирования методом дискретных элементов считаются вычисления, связанные с определением контактных сил. Ключевой проблемой является эволюционный характер контактов: во время деформирования исследуемой среды дискретные элементы могут вступать в контакт, который в дальнейшем может прерываться в зависимости от условий нагружения. В связи с этим необходима тщательная проработка организации и управления оперативной памятью связанных с компьютерным моделированием контактов. Основное внимание уделяется алгоритмам поиска дискретных элементов, вступающих в контакт. Эти алгоритмы должны быть робастными (то есть надежными), простыми в реализации и эффективными с точки зрения быстродействия и использования оперативной памяти. Сопоставляются два варианта алгоритма, основанные на применении вспомогательных (экранирующих) сеток: скрининг-алгоритм обнаружения контактов (Screening Contact Detection Algorithm) и алгоритм обнаружения контактов Munjiza-NBS (Munjiza-NBS Contact Detection Algorithm). Излагается краткое описание этих алгоритмов и их программной реализации. Приведены результаты верификации алгоритмов на тестовых задачах и сравнительного анализа их быстродействия. Показано, что выбранные алгоритмы обеспечивают достоверность информации о контактирующих в процессе движения дискретных элементах и могут успешно применяться в программной реализации метода дискретных элементов в задачах динамики гранулированных сред.