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龙图腾网获悉中国科学院力学研究所;内蒙合成化工研究所申请的专利一种n维空间超球体填充复合材料建模方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：CN116244946B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07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：202310198183.1，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种n维空间超球体填充复合材料建模方法是由孙经雨;钱桂安;时涛;刘晓晗设计研发完成，并于2023-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种n维空间超球体填充复合材料建模方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种n维空间超球体填充复合材料建模方法，是先定义n维欧几里得空间中超立方体区域，生成待填充半径数组并排序，再定义区域内已填充超球集合并计算其在超立方体区域内的体积，计算超球元素并建立超球集合，接着计算超球集合发生重叠的元素序号，更新区域内已填充超球集合，计算超球遇到区域边界会发生反射，更新超球所对应的速度，再计算超球元素并建立超球集合和临时集合，接着计算临时集合内球心坐标数组和发生重叠的超球元素子集，计算发生重叠的一对超球发生碰撞相切时刻，最后更新一对超球碰撞后各自的速度矢量。本发明能通过提高计算机硬件的配置，实现快速大量颗粒填充的建模工作。

本发明授权一种n维空间超球体填充复合材料建模方法在权利要求书中公布了：1.一种n维空间超球体填充复合材料建模方法，其特征在于，主要包括以下步骤： 1定义某n维欧几里得空间中超立方体区域Ω，，边界为L，Ω的体积； 2基于概率学方法，生成服从某指定概率分布的待填充半径数组[R]m×1； 3对待填充半径数组[R]m×1由大到小排序； 4定义区域内已填充超球集合{B0}i，{B0}i内包含的超球数量为i，其球心坐标数组为[X0]i×n，速度数组为[V0]i×n，半径数组为[R0]i×1；计算空间内已填充超球集合{B0}i在区域Ω内的体积VB; 5判断如果VBVΩ目标体积分数,则向区域Ω内填充k个超球，新填充超球集合{B1}k，通过随机算法生成其球心坐标数组为[X1]k×n，速度数组为[V1]k×n,半径数组[R1]k×1按照由大到小的顺序从半径数组[R]m-i×1中取出；判断如果VBVΩ=目标体积分数，则结束循环，结束填充算法，输出当前已填充超球球心坐标及半径； 6计算区域内已填充超球集合{B0}i和新超球集合{B1}k与区域边界L相交的超球元素，分别建立其相对区域边界L周期对称的超球集合{B0p}s和{B1p}t； 7计算{B1}k+{B1p}t和{B0}i+{B0p}s发生重叠的超球元素对应新填充超球集合{B1}k中的元素序号数组{IDcrash1}l1;同时,计算{B1}k+{B1p}t内部发生重叠的超球元素对应新填充超球集合{B1}k中的元素序号数组{IDcrash2}l2；然后,合并{IDcrash1}l1和{IDcrash2}l2并去除重复元素得到{IDcrash}l；接着计算与{IDcrash}l对应的超球集合{B1crash}l和半径子集[R1crash]l×1； 8更新区域内已填充超球集合{B0}i+k-l={B0}i+{B1}k-{B1crash}l，更新B0内球心坐标数组[X0]i+k-l×n，速度数组[V0]i+k-l×n，半径数组[R0]i+k-l×1；将当前循环已填充的半径从待填充半径数组中移除，更新待填充半径数组[R]m-i-k+l×1=[R]m-i×1-[R1]k×1-[R1crash]l×1；更新已填充超球数量i=i+k-l,更新体积分数VBVΩ;判断如果VBVΩ=目标体积分数,则跳出当前循环，结束当前循环，并结束填充算法，输出当前已填充超球球心坐标及半径； 9判断如果VBVΩ＜目标体积分数，则已填充超球集合开始运动，给定时间步长Δt=Δt0;同时计算{B0}i中的超球遇到区域边界L会发生反射，更新这些超球所对应[V0]i×n中的速度； 10计算{B0}i中与区域边界L相交的超球元素，建立其相对区域边界L周期对称的超球集合{B0p}p，建立临时集合{B2}i+p={B0}i+{B0p}p； 11计算时间Δt后，{B2}i+p内球心坐标数组[X2]i+p×n=[X0]i+p×n+[V0]i+p×nΔt； 12计算{B2}i+p内发生重叠的超球元素子集{B2crash}q，并得到其对应原超球集合{B0}i中的位置索引数组{ID}s；判断如果没有重叠发生即q=0,则[X0]i×n=[X2]i×n，跳出当前循环，结束循环，并跳转执行上述步骤5; 13否则如果有且仅有一对超球发生重叠即q=2，则计算发生重叠的一对超球发生碰撞相切时刻Δtc,计算时间Δtc后，{B0}i内球心坐标数组[X0]i×n=[X0]i×n+[V0]i×nΔtc； 14计算发生重叠的一对超球发生碰撞后的速度，通过位置索引数组{ID}s映射到原超球集合{B0}i中，更新这些超球所对应[V0]i×n中的速度，跳出当前循环，结束判断，并跳转执行上述步骤5；否则如果有多对超球发生重叠即q2,则缩短时间步长Δt=Δt2，继续当前循环，执行上述步骤11。

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