申请/专利权人：矿冶科技集团有限公司

申请日：2023-08-04

公开（公告）日：2023-09-29

公开（公告）号：CN116680965B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.29#授权;2023.09.19#实质审查的生效;2023.09.01#公开

摘要：本发明提供的基于自适应时间步长的开挖支护模拟的FDEM加速方法，包括步骤：建立数值模型，赋予力学参数及边界条件，利用涵盖开挖及支护的FDEM计算每个结点的等效结点力，通过控制方程更新每个结点的加速度、速度、位移；计算结点的全域相对误差；根据预设误差容限和全域相对误差，自动调整时间步长。本发明针对开挖及支护问题而提出，具备4个特点：能直接捕捉脆性材料从连续到非连续的渐进转化过程，擅长锚喷注分步联合支护模拟；以多误差指标为判据；兼顾降低计算时间、提高计算精度的双重目的；不依赖计算机硬件。

主权项：1.基于自适应时间步长的开挖支护模拟的FDEM加速方法，其特征在于，包括：建立数值模型，对所述数值模型赋予力学参数及边界条件，利用预设加速算法计算所述数值模型中每个结点的等效结点力，通过预设控制方程更新每个所述结点的参数；根据每个所述结点的参数，计算每个所述结点的相对误差；根据预设误差容限和所述相对误差，自动调整所述数值模型的时间步长；所述计算每个所述结点的相对误差，通过以下公式计算位移的单点相对误差： ，式中，为时间步长；与分别为位移的精确解与近似解；所述根据每个所述结点的参数，计算每个所述结点的相对误差，还包括：使用泰勒公式计算所述相对误差的近似解代替精确解： ，式中，xt与分别为t与时刻的位移；符号“”、“”与“”分别代表速度、加速度与加速度导数，O[5]为无穷小量；得到位移的单点相对误差η： ；所述根据预设误差容限和所述相对误差，自动调整所述数值模型的时间步长，包括：（3-1）如果，使用全域最大误差为判据调整时间步长： ；式中，与分别为当前与调整后的时间步长；ηmax与分别为全域最大误差及全域最大误差容限；β为系数，取13或12；否则，进入（3-2）、（3-3）、（3-4）、（3-5）；（3-2）如果，使用全域平均误差为判据调整时间步长： ；式中，ηavg与分别为全域平均误差及全域平均误差容限；（3-3）如果，保持时间步长不变；（3-4）如果，使用全域平均误差为判据调整时间步长： ；使得在每个相邻的时步之间，时间步长的调整系数都保持在0.9~1.05；（3-5）为了防止累计调整过大，要求强制满足： ，式中，为输入的时间步长；γmin与γmax分别为调整系数的下限与上限。

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权利要求：

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