An accurate and robust contact detection algorithm for particle-solid interaction in combined finite-discrete element analysis

Chen Hu; Zhang Y. X.; Zang Mengyan; Hazell Paul J.

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An accurate and robust contact detection algorithm for particle-solid interaction in combined finite-discrete element analysis

机译：组合有限元分析中一种精确且鲁棒的接触检测算法，用于颗粒-固体相互作用

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When applying the combined finite-discrete element method for analysis of dynamic problems, contact is often encountered between the finite elements and discrete elements, and thus an effective contact treatment is essential. In this paper, an accurate and robust contact detection algorithm is proposed to resolve contact problems between spherical particles, which represent rigid discrete elements, and convex quadrilateral mesh facets, which represent finite element boundaries of structural components. Different contact scenarios between particles and mesh facets, or edges, or vertices have been taken into account. For each potential contact pair, the contact search is performed in an hierarchical way starting from mesh facets, possibly going to edges and even further to vertices. The invalid contact pairs can be removed by means of two reasonable priorities defined in terms of geometric primitives and facet identifications. This hierarchical contact searching scheme is effective, and its implementation is straightforward. Numerical examples demonstrated the accuracy and robustness of the proposed algorithm. Copyright (c) 2015John Wiley & Sons, Ltd.

机译：当将组合的离散-离散单元方法应用于动力问题分析时，在有限元和离散单元之间经常会遇到接触，因此有效的接触处理是必不可少的。本文提出了一种精确且鲁棒的接触检测算法，以解决代表刚性离散元素的球形颗粒与代表结构构件的有限元边界的凸四边形网格面之间的接触问题。已经考虑了粒子与网格面，边缘或顶点之间的不同接触场景。对于每个潜在的接触对，从网格面开始，以分层的方式执行接触搜索，可能会延伸到边缘，甚至延伸到顶点。可以通过根据几何图元和构面标识定义的两个合理优先级来删除无效的联系人对。这种分层的联系人搜索方案是有效的，并且其实现非常简单。数值算例表明了该算法的准确性和鲁棒性。版权所有（c）2015 John Wiley＆Sons，Ltd.

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来源
《International Journal for Numerical Methods in Engineering》 |2015年第8期|共27页
作者
Chen Hu; Zhang Y. X.; Zang Mengyan; Hazell Paul J.;
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作者单位

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类工程数学;
关键词
contact detection; hierarchical search; particle-solid contact interaction; combined finite-discrete element method;

机译：接触检测;分层搜索;颗粒-固体接触相互作用;组合离散元法;

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8. General contact detection algorithm for finite element analysis. [R] . Heinstein, M. W., Attaway, S. W., Swegle, J. W., 1992

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