1.3. 求解器模块

1.3.1. 模块分类

SudoSim 提供的求解器模块均以Python包的形式供用户调用；每一求解器针对特定的大类问题。目前， SudoSim 开放的求解器模块主要是DEM、MPM以及两者的分阶耦合DEM-MPM。

  • DEM主要用于宏细观分析，模块包括：

    • CuDEM: 趋真颗粒模拟

    • RTDEM：任意形状颗粒模拟

    • GoDEM：代表单元体模拟

  • MPM主要用于求解宏观大变形分析，模块包括：

    • CPU版本的MPM

    • GPU版本的MPM

  • DEM-MPM主要是结合DEM和MPM，模块为：

    • DEMPM：GoDEM与MPM的分阶耦合

1.3.2. CuDEM

趋真颗粒的高性能离散元求解模块。趋真颗粒主要包括球形、扩展超椭球、GJK颗粒三大类。通过简化颗粒形状，增加模拟计算的颗粒数量来达到建模精度与计算效率的平衡。 图 1.6 展示的是160万颗粒的碎屑流模拟。

../_images/cudemdemo.png

图 1.6 CuDEM大规模颗粒模拟

1.3.3. RTDEM

任意形状颗粒的高性能离散元求解模块。在一些特殊应用场景，可能需要对颗粒形状进行精细化建模。RTDEM专门为这个目的而设计，通过采用光线追踪离散元法，充分利用GPU先进硬件，高效地模拟真实颗粒系统的复杂力学行为。 图 1.7 展示的是复杂形状颗粒（梨子与香蕉）的混合堆积。

../_images/rtdemdemo.png

图 1.7 RTDEM复杂形状颗粒模拟

1.3.4. GoDEM

面向GPU线程块的颗粒介质代表性单元体离散元求解模块。GoDEM主要为分阶多尺度模拟计算方法而设计，对离散元代表性单元体进行高效模拟。每一个GoDEM模拟的代表性单元体完全独立运行在GPU上，每一计算时步中GoDEM将不会和CPU进行任何通信和数据传输，从而极大地提高了计算效率。 图 1.8 展示的是具有周期边界的代表性单元体（RVE）的等向压缩固结模拟。

../_images/godemdemo.png

图 1.8 GoDEM代表体积元模拟

1.3.5. MPM

物质点法求解模块。MPM模块主要为分阶多尺度方法而设计。作为分阶多尺度方法中上层连续介质力学求解器，MPM模块与GoDEM耦合形成一套高效的分阶多尺度计算工具。除了用于分阶多尺度方法，MPM也提供了一系列常用的材料本构模型，方便用户进行单纯的MPM模拟计算；同时，该模块也提供水-热-力耦合。 图 1.9 展示的是采用摩尔库伦材料模型的双轴压缩模拟。

../_images/mpmdemo.png

图 1.9 MPM双轴压缩模拟

1.3.6. DEMPM

离散元-物质点法耦合分阶多尺度计算模块。该模块是基于GoDEM和MPM的耦合模块，用来高效实现分阶多尺度计算模拟。 图 1.10 展示的是双轴压缩分阶多尺度模拟，其中每个物质点均对应唯一一个离散元的代表性体积单元，即GoDEM模拟的RVE。

../_images/dempmdemo.png

图 1.10 DEMPM双轴压缩多尺度模拟