长安大学矿山智能安全团队算法突破，为智能安全帽研发奠定理论基石

今日快讯 2025年10月24日 03:22 0 admin

【来源：西安网】

近日，长安大学矿山智能安全团队在岩土工程灾害数值模拟领域取得重大技术突破，其提出的耦合物质点-离散元法(MPM-DEM)的创新算法，成功攻克传统数值模拟方法在土石混合体灾害防护仿真中精度不足、效率低下的行业难题，为智能安全帽的研发提供了关键理论支撑。

在矿山地质灾害防护研究中，土石混合体灾害因其成分复杂、运动规律难测，一直是安全监测与防护设计的重点和难点。传统数值模拟方法要么将土石混合体视为连续介质，无法精准捕捉颗粒间的碰撞冲击效应;要么在处理大尺度问题时计算效率极低，难以满足实际工程的实时分析需求。长安大学矿山智能安全团队历经长期攻关，创新性地将物质点法(MPM)与离散元法(DEM)相结合，构建了MPM-DEM耦合算法并引入了统一的颗粒-颗粒、颗粒-平面接触模型框架。该算法中，土体行为通过MPM建模以适配大变形场景，岩石运动借助DEM模拟以精准还原碰撞特性，两种方法的优势互补实现了土石混合体灾害动态过程的真实还原，同时大幅提升了接触力计算的准确性。

经多项基准案例验证，该MPM-DEM耦合算法在模拟球体碰撞、块体滑动等场景时，其计算结果与解析解高度吻合，充分证明了算法的可靠性。在大型水槽试验仿真中，该算法成功处理了含18万余个物质点的复杂模型，仅用约1.4小时便完成了土石混合体与防护挡板相互作用的全流程模拟，展现出优异的大规模计算能力。这一算法突破不仅为土石混合体灾害防护结构设计提供了精准的数值工具，更在理论层面为智能安全帽的研发提供了核心支撑——未来可基于该算法的仿真逻辑，实现矿山地质灾害风险的实时预判与数据解析，助力智能安全帽集成更精准的安全监测与预警功能。

业内表示，长安大学矿山智能安全团队的这一算法创新，填补了土石混合体灾害高效精准数值模拟的技术空白，为矿山智能安全装备的研发提供了重要理论依据。后续团队将持续深化算法优化，推动理论成果向实际应用转化，为“科技兴安”战略实施注入更多高校创新力量。

编辑:钱江

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