磨粒耦合仿真中的求解时间过长问题

在双颗磨粒及多颗磨粒耦合划擦仿真中，随着磨粒数的增多及对磨粒约束的增加，模型求解时间迅速增加，在设置不出错的情况下，有时候甚至长达几百个小时，这是我们不能接受的。建立的模型如图1所示。我们来分析原因。

图1 双颗磨粒耦合模型

首先求解时间过长的原因与磨粒的复杂运动有关，本文中磨粒在Z向做抛物线运动，先向下在向上在sph粒子表面划过深浅不一的沟槽，其次磨粒在Y方向做匀速直线。这样的复合运动使得计算量大大增加。

其次磨粒与sph粒子的接触采用自动点面接触，多对接触对使得接触算法不断循环，从而计算时间急剧增加，，随着后面磨粒数增多到三颗、四颗、五颗...其计算时间必然更长，所以改进接触算法是主要原因。

最后求解时间与sph粒子的数量直接相关。本文中SPH粒子设置的是200000，粒子间隔0.01mm，也即是10μm，粒子之间是通过罚函数来互相建立联系的，故粒子束增多，罚函数求解时间增长。