模擬方法和模擬裝置制造方法
【專利摘要】當(dāng)包括液體和固體的連續(xù)體由多個(gè)粒子表示時(shí)計(jì)算在第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的狀態(tài)。確定該粒子在第二時(shí)間是否變?yōu)榈谝还腆w粒子。當(dāng)確定在第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在第二時(shí)間變?yōu)榈谝还腆w粒子時(shí)，將第一固體粒子和屬于包括布置在距第一固體粒子的預(yù)定范圍內(nèi)的第二固體粒子的固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子。使用剛體的運(yùn)動(dòng)方程式來計(jì)算屬于同一固體的各粒子的狀態(tài)。
【專利說明】模擬方法和模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所論述的實(shí)施例涉及模擬方法和模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為計(jì)算諸如流體或彈性體的連續(xù)體的運(yùn)動(dòng)的數(shù)值計(jì)算方法，例如，已經(jīng)使用基于數(shù)值網(wǎng)格(mesh)來求出微分方程式的近似解的有限差分法、有限元素法和有限體積法。另外，近年來，由于數(shù)值計(jì)算已經(jīng)用在諸如計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的應(yīng)用領(lǐng)域中，因此已經(jīng)發(fā)展了計(jì)算連續(xù)體的狀態(tài)的數(shù)值計(jì)算方法，并且已經(jīng)解決了流體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用的問題。然而，在使用數(shù)值網(wǎng)格的數(shù)值計(jì)算方法中，當(dāng)發(fā)生移動(dòng)邊界問題(諸如，包括自由表面的界面的存在或者用于分析流體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用的流體結(jié)構(gòu)相互作用分析中的問題)時(shí)，連續(xù)體的處理變得復(fù)雜。因此，在一些情況下，難以創(chuàng)建程序。 [0003]作為無需使用數(shù)值網(wǎng)格的數(shù)值計(jì)算方法，存在粒子法。該粒子法將連續(xù)體的運(yùn)動(dòng)分析為有限數(shù)量的粒子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)前提出的代表粒子法例如是光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)法或移動(dòng)粒子半隱式(MPS)法。該粒子法在移動(dòng)邊界的處理中無需進(jìn)行特別測(cè)量就可以分析連續(xù)體的運(yùn)動(dòng)。因此，近年來，粒子法已經(jīng)作為計(jì)算連續(xù)體的運(yùn)動(dòng)的數(shù)值計(jì)算方法得到廣泛使用。
[0004]特別地，在諸如鑄造或鍛造的金屬?zèng)_壓中，通過復(fù)雜處理對(duì)金屬進(jìn)行加工。例如，將冷卻并固化的金屬(固化金屬)與液體金屬混合，固化金屬生長(zhǎng)，并且在固化過程中金屬的體積改變。由于粒子法具有容易對(duì)自由表面進(jìn)行處理、并且相對(duì)容易計(jì)算并行性能和與固體的相互作用等的優(yōu)點(diǎn)，因此期望在鑄造和鍛造模擬中積極使用粒子法。
[0005]作為用作用于模擬鑄造過程的基本技術(shù)的計(jì)算使液體冷卻并固化的過程(固化過程)的方法，已知有Cleary方法。該Cleary方法使用作為一種粒子法的SPH法來計(jì)算各液體粒子的內(nèi)部能量的時(shí)間演變，并且將液體粒子的溫度、密度和粘性系數(shù)作為內(nèi)部能量的函數(shù)來進(jìn)行計(jì)算。也就是說，當(dāng)內(nèi)部能量減少并且溫度下降時(shí)，Cleary方法使液體的粘性系數(shù)增大以表示固化并且使液體的密度增大以表示由于固化所引起的體積縮小。
[0006]如由以下表達(dá)式(I)至(4)所示，Cleary方法使用SPH法來使流體的方程式離散化。
[0007]= Σ m.(v.- V.).—(
批令]) ^(I)
[0008]
dv,^ 〔Pi +Pi) ξ 4μ,μ Vi1-Xi1|xi ^ xJ|)
~二 = g - Σ m —---t-^ ~-ο———---
dtj { PiPi J PjPi (μ: + μ ] + 十 ^xi
V -? /
【權(quán)利要求】
1.一種存儲(chǔ)有模擬程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述模擬程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行包括以下步驟的處理: 計(jì)算當(dāng)包括液體和固體的連續(xù)體由多個(gè)粒子表示時(shí)所述多個(gè)粒子當(dāng)中的在第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的狀態(tài)； 基于在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間的狀態(tài)來確定該粒子在所述第二時(shí)間是否變?yōu)榈谝还腆w粒子； 當(dāng)確定在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間變?yōu)樗龅谝还腆w粒子時(shí)，將所述第一固體粒子和屬于包括布置在距所述第一固體粒子的預(yù)定范圍內(nèi)的第二固體粒子的固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子；以及 使用剛體的運(yùn)動(dòng)方程式來計(jì)算屬于同一固體的各粒子的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，其中，當(dāng)將所述第一固體粒子和屬于包括所述第二固體粒子的固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子、并且存在包括布置在距所述第一固體粒子的所述預(yù)定范圍內(nèi)的所述第二固體粒子的多個(gè)固體時(shí)，所述定義將所述第一固體粒子和屬于包括所述第二固體粒子的所述多個(gè)固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，其中，所述處理還包括: 計(jì)算所述多個(gè)粒子當(dāng)中的在第三時(shí)間處于固體狀態(tài)的粒子在所述第三時(shí)間之后的第四時(shí)間的狀態(tài)； 基于在所述第三時(shí)間處于固體狀態(tài)的粒子在所述第四時(shí)間的狀態(tài)來確定該粒子在所述第四時(shí)間是否變?yōu)榈谝灰后w粒子； 當(dāng)確定在所述第三時(shí)間處于固體狀態(tài)的粒子在所述第四時(shí)間變?yōu)樗龅谝灰后w粒子時(shí)，將屬于包括在所述第三時(shí)間處于固體狀態(tài)的粒子的固體的所有粒子、以及布置在屬于包括在所述第三時(shí)間處于固體狀態(tài)的粒子的固體的所有粒子中的每個(gè)粒子的預(yù)定范圍內(nèi)的其它粒子定義為屬于同一固體的粒子；以及 使用所述剛體的運(yùn)動(dòng)方程式來計(jì)算屬于同一固體的各粒子的狀態(tài)。
4.一種模擬方法，其使計(jì)算機(jī)進(jìn)行以下: 計(jì)算當(dāng)包括液體和固體的連續(xù)體由多個(gè)粒子表示時(shí)所述多個(gè)粒子當(dāng)中的在第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的狀態(tài)； 基于在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間的狀態(tài)來確定該粒子在所述第二時(shí)間是否變?yōu)榈谝还腆w粒子； 當(dāng)確定在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間變?yōu)樗龅谝还腆w粒子時(shí)，將所述第一固體粒子和屬于包括布置在距所述第一固體粒子的預(yù)定范圍內(nèi)的第二固體粒子的固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子；以及 使用剛體的運(yùn)動(dòng)方程式來計(jì)算屬于同一固體的各粒子的狀態(tài)。
5.一種模擬裝置，包括: 計(jì)算單元，計(jì)算當(dāng)包括液體和固體的連續(xù)體由多個(gè)粒子表示時(shí)所述多個(gè)粒子當(dāng)中的在第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第一時(shí)間之后的第二時(shí)間的狀態(tài)，并且使用剛性體的運(yùn)動(dòng)方程式來計(jì)算屬于所定義的同一固體的各粒子的狀態(tài)； 確定單元，基于在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間的狀態(tài)來確定該粒子在所述第二時(shí)間是否變?yōu)榈谝还腆w粒子；以及 定義單元，當(dāng)確定在所述第一時(shí)間處于液體狀態(tài)的粒子在所述第二時(shí)間變?yōu)樗龅谝还腆w粒子時(shí)，將所述第一固體粒子和屬于包括布置在距所述第一固體粒子的預(yù)定范圍內(nèi)的第二固體粒子的固體的所有粒子定義為屬于同一固體的粒子。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103970928SQ201310627332
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】風(fēng)間正喜 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社