[en] AN ALGORITHM TO GENERATE RANDOM SPHERE PACKS IN ARBITRARY DOMAINS

• Main Author: ELIAS FUKIM LOZANO CHING
• Other Authors: MARCELO GATTASS
• Language: en
• Published: MAXWELL 2015
• Subjects: [pt] EMPACOTAMENTO DE ESFERAS; [pt] ENFOQUE DE AVANCE FRONTAL; [pt] ALGORITMO GEOMETRICO; [pt] CAMPO DE DISTANCIA
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=24510@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=24510@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.24510

[pt] O Método dos Elementos Discretos (DEM) com base em esferas pode fornecer aproximações para diversos fenômenos físicos complexos, tanto em escala micro quanto macro. Normalmente uma simulação DEM começa com um arranjo de partículas esféricas no interior de um determinado recipiente. Para domínios gerais a criação deste pacote de esferas pode ser complexo e demorado, especialmente se ele deve respeitar requisitos de precisão e de estabilidade da simulação. O objetivo deste trabalho é estender uma solução de empacotamento de discos 2D para gerar conjuntos aleatórios compostos por partículas esféricas não sobrepostas. O algoritmo construtivo proposto utiliza a técnica de frente de avanço, onde as esferas são inseridas uma a uma no pacote, de acordo com uma estratégia gulosa baseada nas partículas previamente inseridas. A técnica de frente de avanço requer a existência de um conjunto inicial de esferas que definem a fronteira do recipiente. Outra extensão importante proposta aqui é uma generalização do algoritmo para lidar com objetos arbitrários definidos por uma malha triangular qualquer. Este trabalho apresenta também alguns resultados que permitem algumas conclusões e sugestões de trabalhos futuros. === [en] The Discrete Element Method (DEM) based on spheres can provide acceptable approximations to many complex physical phenomena both in micro and macro scale. Normally a DEM simulation starts with an arrangement of spherical particles pack inside a given container. For general domains the creation of the sphere pack may be complex and time consuming, especially if the pack must comply with accuracy and stability requirements of the simulation. The objective of this work is to extend a 2D disk packing solution to generate random assemblies composed by non-overlapping spherical particles. The constructive algorithm, presented here, uses the advancing front strategy where spheres are inserted one-by-one in the pack, according to a greed strategy based on the previously inserted particles. Advance front strategy requires the existence of an initial set of spheres that defines the boundary of the pack region. Another important extension presented here is the generalization of algorithm to deal with arbitrary objects defined by a triangular boundary mesh. This work presents also some results that allow for some conclusions and suggestions of further work.