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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120180731B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510268422.5，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法是由张顺;郑勇刚;孙伟;杨伟龙;叶宏飞;邱一松设计研发完成，并于2025-03-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法在说明书摘要公布了：本发明属于软物质弱可压缩大变形技术领域，提出了一种弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法，为弱可压缩材料大变形研究提供了一种全新的数值计算方法。该方法在总拉格朗日物质点方法框架内离散弱形式的控制方程，避免了传统方法求解大变形问题时因网格畸变而产生的挑战。此外，本发明提出了一种基于F‑bar方法的体积自锁处理技术，其可以简便有效地解决弱可压缩物质在数值仿真中出现的体积锁定问题，并可方便地嵌入到现有物质点法程序。同时还发展了光滑核插值函数的构造方法，可以有效改善传统物质点方法在边界区域求解精度下降的难题。该方法能够以稳定、高效的方式解决弱可压缩材料的大变形问题，为相关领域的研究与应用提供了新的技术路径。

本发明授权弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法在权利要求书中公布了：1.一种弱可压缩物质大变形动力分析显式物质点法，其特征在于，具体步骤如下： 步骤一，定义欧拉背景网格，欧拉背景网格节点的初始坐标记为；建立离散物质点模型并定义离散物质点的物理材料参数，初始化物质点变量包括物质点初始坐标、初始物质点位移向量、初始物质点速度向量、物质点质量、初始物质点体积、初始物质点变形梯度张量、物质点剪切模量和泊松比； 步骤二，通过光滑核函数建立离散物质点与欧拉背景网格之间的映射关系，将离散物质点上的物理材料参数映射到欧拉背景网格节点上；采用总拉格朗日计算框架、插值函数及其梯度在初始构型上进行计算；使用高斯核函数构造物质点到欧拉背景网格的插值函数； 首先通过高斯核函数计算物质点在欧拉背景网格节点上的权重，并分别被记为，高斯核函数的表达式为： ； 其中，是“单位径向距离”，为2.0~2.5；然后，单位径向距离和节点权重为： ； 其中，表示的二范数，代表物质点支撑域半径，下标和分别表示背景网格节点和物质点；使用加权最小二乘法进行重构进而得到插值函数及其空间梯度，其中，表示初始构型上的空间梯度算子，具体的重构方法如下： ； 其中，是初始构型上的空间坐标，是一个标量；是一个长度为dim的向量，dim表示问题的维度；是dim×dim的矩阵，其为： ； 其中，是核基函数向量；三维的线性核基函数表达式为，为初始构型下在三个维度的长度，是欧拉背景网格节点总数； 步骤三，计算显式物质点法时间步长； 在进行弱可压缩材料的显示动力学数值仿真时，时间步长需要满足CFL条件以确保结果的稳定性，即要使得在单步仿真内，应力波传播的长度不超过1个网格，由此确定仿真的最大时间步长；同时，考虑到动力学效应，满足CFL条件中的时间步长为： ； 其中，为物质点的初始密度；是物质点的体积模量；是物质点剪切模量；是一个小于1的标量，作为时间增量的缩放参数；是步骤一中定义的欧拉背景网格尺寸；表示物质点在当前时刻的速度；是材料声速； 步骤四，通过插值函数及其梯度将物质点上的信息映射到欧拉背景网格上，计算求解控制方程需要的变量；具体而言，通过物质点的质量和速度计算节点动量、物质点的质量计算节点质量、物质点的应力计算节点内力，并通过边界条件计算节点外力； 步骤五，施加Dirichlet边界条件，将施加边界条件处网格节点的当前时刻网格节点动量和节点内力置0； 步骤六，由背景网格节点内力、外力及质量计算节点当前时刻速度，并使用欧拉向前差分格式计算下一时间步速度；物质点中方法中速度更新格式分为FLIP格式和PIC格式，使用FLIP格式进行速度更新，将背景网格节点速度映射回物质点以更新物质点速度，并通过节点速度更新物质点位置和变形梯度张量； 步骤七，进行不可压缩处理，结合增量全量格式的F-bar方法对物质点变形梯度张量体积部分进行平均，并将平均之后的变形梯度张量带入本构方程更新物质点应力； 首先将物质点上的雅可比按照初始体积加权映射到欧拉背景网格节点上，得到欧拉背景网格节点雅可比，具体形式写为： ； 其中，表示物质点的初始体积，表示物质点总数，为控制参数，是当前时刻平均变形梯度张量的雅可比，其对每个物质点的初始化值为1，是当前时间步变形梯度增量的雅可比，具体形式分别表示为： ； 其中，表示时刻物质点的平均变形梯度张量； 将欧拉背景网格节点上的雅可比重新映射回物质点，计算物质点上的平均雅可比，具体形式写为： 然后，被计算为： 通过替换材料应变能密度函数中在时刻的变形梯度张量为在时刻的平均变形梯度张量，更新物质点的PK1应力； 步骤八，储存和输出相关变量信息，返回步骤三，进入下一时间步，直至计算完成。

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