【摘 要】
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大规模颗粒离散元的并行计算通常基于理想的球形单元，然而自然界或工业生产中普遍存在是由非球形颗粒组成的复杂体系，其在不同空间尺度下动力学行为及力学性质方面与球形颗粒具有显著差异。基于连续函数包络的超二次曲面单元能够准确地描述非球形颗粒的几何形态，并可通过非线性迭代算法精确计算单元间的接触碰撞作用。针对非球形颗粒间接触判断的复杂性及大规模颗粒的计算需求，发展了基于CUDA-GPU构架下超二次曲面离散元
【机 构】
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大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,大连116023
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大规模颗粒离散元的并行计算通常基于理想的球形单元，然而自然界或工业生产中普遍存在是由非球形颗粒组成的复杂体系，其在不同空间尺度下动力学行为及力学性质方面与球形颗粒具有显著差异。基于连续函数包络的超二次曲面单元能够准确地描述非球形颗粒的几何形态，并可通过非线性迭代算法精确计算单元间的接触碰撞作用。针对非球形颗粒间接触判断的复杂性及大规模颗粒的计算需求，发展了基于CUDA-GPU构架下超二次曲面离散元并行算法。该算法在传统球形颗粒并行计算的基础上，通过调用核函数建立颗粒包围盒的粗判断链表及非线性迭代的细判断链表，并优化并行计算模型和内存访问模式进而提高算法的计算效率。在此基础上，进一步对该模型和算法进行算例验证，证实了本文所建立的超二次曲面离散元并行算法的有效性，并为工业应用中大规模非球形颗粒体系的模拟研究提供了一种新的数值方法。
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在径向发散的中心冲击载荷作用下，颗粒体系的内界面会发生结构迥异的失稳模式。实验发现，随着颗粒的等效弹性模量量级的增加，失稳界面的构型从平缓小幅值的波状结构，演化为放射状的短圆指状结构，最终演化为局部的分岔射流结构。采用有限元和离散元相结合的方法(CDEM)，单个颗粒单元分割成若干有限单元，颗粒单元之间的接触碰撞等效为分属两个颗粒的接触有限单元之间的接触碰撞。该方法可以有效的解决高速高压流场中的颗粒
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裂纹的萌生及扩展是导致很多工程事故的主要原因之一。对裂纹问题实施有效的数值分析对于研究断裂机理、预测结构承载能力乃至防止工程事故的发生具有重要意义。基于传统连续介质力学模型的数值方法(如扩展有限元法)虽然能够精确模拟单条或数条裂纹的扩展过程,但难于模拟群裂纹问题(如冲击破坏、水力压裂等)。近年来,Silling提出的近场动力学模型[1-2]引发了广泛关注,该模型以积分方程替代微分方程,因而无需空间
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