(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210686977.8 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 东航技术应用研发中心有限公司 地址 201707 上海市青浦区香 花桥街道北 青公路82 28号一区18号 (72)发明人 胡健平　蒋银　李军　 (74)专利代理 机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 专利代理师 施浩 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/25(2020.01) (54)发明名称 一种基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评 估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于DEM求解器的外来异 物碰撞磨损评估方法， 通过DEM求解器设置各种 接触碰撞模拟环境， 并对导入的发动机几何模型 与FOD(Foreign  Object Debris)， 即发动机几何 模型与外来异物损伤颗粒或颗粒簇， FOD颗粒或 FOD颗粒簇之间进行接触碰撞检测， 并在随后的 计算过程中进行接触碰撞数值模拟和求解， 然后 对发生接触碰撞的发动机几何模型进行磨损评 估， 从而获取 发生接触碰撞的发动机的碰撞位置 的磨损状态。 包括以下步骤： 获取发动机几何模 型， 并将发动机几何模型导入DEM求解器； 设置 DEM求解器接触碰撞模拟环境， 并进行初始化； 基 于接触碰撞模拟环境对发动机几何模型进行接 触碰撞检测与计算， 获取接触碰撞信息； 基于接 触碰撞信息对发生接触碰撞的发动机几何模型 进行磨损评估。 权利要求书4页 说明书11页 附图3页 CN 115017647 A 2022.09.06 CN 115017647 A 1.一种基于DE M求解器的外来异 物碰撞磨损评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取发动机几何模型， 并将发动机几何模型导入DE M求解器； 设置DEM求解器接触碰撞模拟环境， 并进行初始化； 基于接触碰撞模拟环境对发动机几何模型进行接触碰撞检测与计算， 获取接触碰撞信 息； 基于接触碰撞信息对发生接触碰撞的发动机几何模型进行磨损评估。 2.根据权利要求1所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法采用多面体网格对发动机几何模型进 行 网格化预处 理， 获取精细化的发动机几何模型。 3.根据权利要求1所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触碰撞模拟环 境包括FOD 颗粒簇物理模 型、 计算域、 模型碰撞边界条件以及接触碰撞 计算物理模型； 其中， 所述FOD 颗粒簇物理模 型为对发动机几何模型各部件进 行撞击的外来 异物物理模型， 所述DEM求解器通过对计算域内的FOD颗粒簇物理模型先进行接触碰撞检 测， 并在随后的计算过程中进行接触碰撞数值模拟。 4.根据权利要求3所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触碰撞检测与计算包括以下步骤： 开始接触接触碰撞检测与计算， 对计算域内的FOD颗粒簇物 理模型进行邻域检测， 判断 计算域内是否发生接触碰撞场景； 若是， 则执 行接触计算； 若否， 则继续进行邻域检测； 根据接触计算结果判断FOD颗粒簇物理模型是否破碎； 若是， 则重新对FOD颗粒簇物理 模型进行邻域检测； 若否， 则对当前时间步的FOD颗粒簇物理模型进行运动计算； 对当前时间步的FOD颗粒簇物理模型进行运动 计算， 并根据运动 计算结果更新FOD颗粒 簇物理模型位置； 判断是否未达到预定计算时间且计算域内仍有FOD颗粒簇物 理模型； 若是， 则继续进行 邻域检测； 若否， 则结束接触碰撞检测与计算， 获取接触碰撞信息 。 5.根据权利要求4所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触碰撞场景包括颗粒 ‑颗粒接触碰撞、 颗粒 ‑物面接触碰撞以及FOD颗粒簇破碎； 其 中， 当DEM求解器检测到发生接触碰撞场景后， 对发生接触碰撞的FOD颗粒簇物理模型 ‑FOD 颗粒簇物理模型或FOD颗粒簇物理模型 ‑发动机几何模型进行接触 计算。 6.根据权利要求4所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触碰撞计算物理模型包括接触碰撞物理模型， 通过接触碰撞物理模型对FOD颗粒簇 物理模型 的运动轨迹和接触碰撞进行数值模拟， 获取模拟接触碰撞参数， 从而进行接触碰 撞计算； 其中， 所述接触 计算包括接触力计算、 力矩计算以及外来异 物重叠体积计算。 7.根据权利要求6所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触碰撞模型采用基于Hertz ‑Mindlin接触理论的非线性弹簧 ‑阻尼器接触模型获取 到发生触碰撞场景时的接触力计算 参数， 通过以下公式进行接触力计算： Fcontact＝Fnn+Ftt； 其中， Fcontact表示接触力合力， Fn表示接触力法向分量， Ft表示接触力切向分量，权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115017647 A 2n表示法向 向量， t表示切向 向量。 8.根据权利要求7所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触力法向分量 为基于Hertz接触理论的弹性法向分量， 通过以下公式进行计算： ； 其中， Sn表示在接触部位的法向相对位移， 表示在接触部位相对速度的法向 向量， 表示阻尼系数， 表示刚度系数。 9.根据权利要求8所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述刚度系数 用于描述发生接触碰撞场景的模型弹性变形形态， 通过以下公式进行计 算： ； 其中， E*表示杨氏模量， R*表示在接触碰撞过程中， FOD颗粒簇物理模型的有效或等效半 径。 10.根据权利要求9所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述杨氏模量E*用于表示发生接触碰撞场景的模型抵抗形变能力， 通过以下公式进行计 算： ； 其中， E1和E2分别表示发生接触碰撞场景的FOD颗粒簇物理模型 ‑FOD颗粒簇物理模型或FOD颗 粒簇物理模型 ‑发动机几何模型的当量杨氏模量； v1和v2表示发生接触碰撞场景的FOD颗粒簇物理模型 ‑FOD颗粒簇物理模型或FOD颗粒簇 物理模型 ‑发动机几何模型的泊松比。 11.根据权利要求7所述的基于DEM求解器的外来异物碰撞磨损评估方法， 其特征在于， 所述接触力切向分量为基于Mindlin ‑Deresiewic接触理论的耗能切向分量， 通过以下公 式 进行计算： ； 其中， μ表示摩擦系数， Fn表示接触力法向分量，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115017647 A 3