(19)中华 人民共和国 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 202111300846.3 (22)申请日 2021.11.04 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 叶礼裕　曹成杰　王超　汪春辉　 郭春雨　顾晨旭　韩康　张承森　 王嘉安　 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于“粒子对”积分形式的 “键型”近场 动力学方法 (57)摘要 本发明属于基于无网格方法的数值仿真技 术领域， 具体涉及一种基于 “粒子对”积分形式的 “键型”近场动力学方法。 本发明针对问题域， 将 目标物体离散为一定体积的若干物质点； 对离散 的物质点在一定的近场域内进行邻域粒子搜索， 将所有物质点与其邻域内物质点将形成一个个 有序的“粒子对”； 通过“粒子对”作用方式进行粒 子应能密度积分求解， 并对由于近场域截断导致 材料刚度降低进行表面修正； 最后， 在时间积分 循环内， 采用 “粒子对”形式进行近场力求解。 本 发明基于“键型”近场动力学方法 以“粒子对”的 形式代替传统邻域粒子全配对的形式进行近场 力求解， 克服了传统方法计算重复性问题， 达到 计算量减少、 计算效率明显提升， 时间成本降低 的效果。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114065599 A 2022.02.18 CN 114065599 A 1.一种基于 “粒子对”积分形式的 “键型”近场动力学 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 针对问题域， 将目标物体离散为一定体积的若干物质点， 每个物质点体积、 位 置、 速度等 参数由位于体积中心的点携带； 步骤2： 对离散的物质点在一定近场 域内进行邻域物质点搜索， 对离散的物质点在一定 的近场域内进行邻域物质点搜索， 邻域粒子搜索过程以 “粒子对”形式进行存储； 对于某个 编号的物质点， 考虑到两个物质点相互作用的近场力大小相等、 方向相反， 只需在其邻域内 从小到大依 次遍历比其编号大 的所有物质点， 无需重复配对比其编号小的物质点， 该编号 的物质点与其邻域内物质点将形成一个个 “粒子对”， 其存储了全部物质点及其邻域物质点 信息； 步骤3： 通过 “粒子对”的形式进行粒子应能密度积分求解， 并对近场域的截断导致材料 刚度等降低进行表面 修正； 步骤4： 开展时间积分， 基于动态或静态求解近场动力学方程； 在时间积分循环过程中， 采用“粒子对”形式进行近场力求 解， 需要注意的是 “粒子对”两个端点物质点力方向相反。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114065599 A 2一种基于“粒子对”积分形式的 “键型”近场动力学 方法 技术领域 [0001]本发明属于基于无网格方法的数值仿真技术领域， 具体涉及一种基于 “粒子对”积 分形式的“键型”近场动力学 方法。 背景技术 [0002]近场动力学方法作为一种无网格方法， 在处理裂纹扩展， 断裂破坏时存在天然的 方法优势， 在岩土、 海冰、 陶瓷等材料应用较多。 目前， 采用 “键型”近场动力学方法开展 数值 计算时主要包含以下步骤： 首先， 将物体离散为一定体积的若干物质点， 每个物质点由位于 体积中心的点表示。 在离散固体材料后， 对离散的物质点在一定的近场域内进行邻域物质 点搜索， 并逐一记录每一个物质点对应的邻域海冰物质点。 之后， 对由于近场域截断导致材 料刚度降低进 行材料表面修正。 最后， 进 行时间积分循环， 基于动态或静态求解近场动力学 方程。 [0003]目前， 由于 “键型”近场动力学方法满足角动量守恒， 物质点的力密度大小相等， 方 向相反。 因此， 在对离散物质点进 行邻域物质点积分计算时， 基于物质点编号逐一计算其邻 域内所有物质点， 该过程存在近一半的重复计算， 并且影响后续材料应变能密度、 表面修正 以及每个时间步近场力计算的执行效率。 而近场动力学方法数值求解过程中在每个时间步 近场力积分计算时间占比很大， 在开展大规模计算时， 耗时巨大。 因此， 急需寻求一种 方法 克服其方法本身计算重复性问题。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种基于 “粒子对”积分形式的 “键型”近场动力学 方法。 [0005]一种基于“粒子对”积分形式的 “键型”近场动力学 方法， 包括以下步骤： [0006]步骤1： 针对问题域， 将目标物体离散为一定体积的若干物质点， 每个物质点体积、 位置、 速度等 参数由位于体积中心的点携带； [0007]步骤2： 对离散的物质点在一定近场域内进行邻域物质点搜索， 对离散的物质点在 一定的近场域内进行邻域物质点搜索， 邻域粒子搜索过程以 “粒子对”形式进行存储； 对于 某个编号的物质点， 考虑到两个物质点相互作用的近场力大小相等、 方向相反， 只需在其邻 域内从小到大依 次遍历比其编号大 的所有物质点， 无需重复配对比其编号小的物质点， 该 编号的物质点与其邻域内物质点将形成一个个 “粒子对”， 其存储了全部物质点及其邻域物 质点信息； [0008]步骤3： 通过 “粒子对”的形式进行粒子应能密度积分求解， 并对近场域的截断导致 材料刚度等降低进行表面 修正； [0009]步骤4： 开展时间积分， 基于动态或静态求解近场动力学方程； 在 时间积分循环过 程中， 采用 “粒子对”形式进行近场力求解， 需要注意的是 “粒子对”两个端点物质点力方向 相反。 [0010]本发明的有益效果在于：说　明　书 1/4 页 3 CN 114065599 A 3