Simdroid-MPM作为新一代高性能、复杂场景物理引擎,以高效高精度的物质点法算法库作为核心,无缝集成多物理场求解器(FEM、FDM)和内置的材料模型数据库,助力用户完成精确、高效、可靠的工程实践。可广泛应用于碰撞冲击、穿甲侵彻、鸟撞、爆炸破碎、毁伤断裂、岩土地质、流固耦合等涉及结构与材料极端变形的工程问题。
充分融合拉格朗日法和欧拉法的优点,天然适应极端变形问题分析,在保证计算精度的同时,实现计算效率10-100倍的显著提升。
每步重置背景网格,避免了网格畸变;
借助拉格朗日质点,易于追踪物质界面;
质点与网格信息映射,化解了对流项计算难题;
自动处理多体接触,无需搜索邻近粒子。
MPM单步计算流程示意图
高效求解大规模复杂物理场景
集成OpenMP、MPI并行计算技术,可实现高性能求解,用户可自定义并行分区数量;支持超大规模物理场景(km级工程场景)分析应用,千万级物质点规模可描述更精细的模型细节;支持高效求解多物理场(固体、流体、气体耦合)问题的超大变形行为,以及涉及高应变率、移动界面问题的分析。
突破传统仿真边界:自适应物质点有限元法
可实现求解过程中有限单元自动转换为物质点粒子。解决了“单元生死”技术引起的非物理质量耗散和能量损失问题,满足质量守恒、能量守恒要求。兼顾了有限元的高精度与物质点的高效率,自适应转换过程不影响时间步长,避免了传统算法中网格畸变导致的时间步长急剧减小;提供灵活的单元-物质点自适应转化条件,包括力学判据、几何判据、单元形状判据等,可任意组合。
鸟撞
长杆侵彻金属板
高精度算法:精准模拟物理现象
无需引入非物理操作(如单元侵蚀),即可自然描述极端变形过程,物质点所携带的材料信息可高精度描述变形历史,通过背景计算网格实现物质点动量信息的交换,有效克服了传统粒子类方法(如SPH)的稳定性瓶颈。MPM在求解极端变形问题时能够给出高精度计算结果,以经典的泰勒杆撞击试验为例,其模拟结果与试验误差仅为5‰。
丰富的求解器算法库:满足多样化仿真需求
兼具粒子类算法和网格类算法,涵盖显式求解和隐式求解,与FEM、FDM等算法无缝耦合,可在同一软件中实现多物理场问题的高效高精度分析。丰富的求解器算法库为高效求解、高精度求解、大模型求解、多尺寸模型求解、耦合求解等提供了更合适的选择。
覆盖广泛的物理世界场景
可广泛应用于航空航天、能源化工、建筑土木、地质灾害、机械制造、视效渲染等领域。
多物理场仿真+真实感渲染
在流固耦合仿真方面具有独特优势。如水流冲击仿真,可模拟水流冲击过程中水的流动特性、冲击能量以及对被冲击物的影响。结合真实感渲染技术,可以更生动地展现液面发生翻卷、飞溅、融合的过程。这种结合带来的不仅是视觉上的逼真,更是对物理现象的再现。
速度云图
粒子运动
真实感渲染
MPM引擎与真实感渲染引擎的融合,是对未来仿真形式和结果呈现的进一步探索,也是仿真工具向“数字世界的物理引擎”转变的重要尝试。可登陆Simapps网站申请试用仿真工具Simdroid-MPM。