离散单元法的基本原理和EDEM软件的简介

EDEM在固体垃圾处理方面的应用简介一、EDEM 简介离散元方法：传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的，即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。

然而，这种假设在有些领域并不适用，如：岩土力学。

1971年，CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，离散元方法（Discrete Element Method,简称DEM），理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。

随后，这种方法被越来越广泛的应用于涉及颗粒系统地各个领域。

通过求解系统中每个颗粒的受力（碰撞力及场力），不断地更新位置和速度信息，从而描述整个颗粒系统。

EDEM——专业的颗粒力学模拟软件：EDEM是世界上第一个用现代化离散元模型科技设计的用来模拟和分析颗粒处理和生产操作的通用CAE软件。

使用EDEM，可以快速、简便的为我们的颗粒固体系统建立一个参数化的模型，可以通过导入真实颗粒的CAD模型来准确描述它们的形状，通过添加力学性质、物料性质和其它物理性质来建立颗粒模型，并且在处理过程中，可以把产生的数据储存在相应的数据库中。

利用EDEM的Particle Factory技术，我们可以根据机器形状来高效生成颗粒集合，其中机器形状可以作为固体模型或表面网格从CAD或CAE系统中导入。

机器组成部分是可以集成的，并且可以对每个部分单独的设定动力学特性。

EDEM也是世界上第一个可以通过与CFD软件耦合来对固－液/气相系统进行颗粒尺度模拟的CAE软件。

当颗粒间或颗粒和壁面相互作用对系统行为很重要时，EDEM种这项独特的技术就能够使我们完成此类型的模拟分析。

EDEM也可以和FEA工具相耦合，我们可以模拟机械组分的动态载荷并且可以直接将结果输出到我们喜欢的结构分析工具中。

总之，EDEM是一个强有力的CAE工具，利用其独特的功能，我们就能以一种更加准确的方式对颗粒处理及其生产操作进行研究，从而产生一种与以往不同的崭新的认识。

edem 对gpu的要求以下是一篇关于e d e m对G P U要求的文章，详细解释了与中括号内主题相关的各个方面。

希望对读者有所帮助。

e d e m对G P U的要求随着科技的不断进步和计算机技术的发展，越来越多的科学家和工程师开始利用计算机模拟来解决复杂的问题。

而e d e m作为一种基于物质点离散元方法的颗粒材料动力学模拟软件，被广泛运用于颗粒力学领域。

然而，由于e d e m模拟的复杂性和计算量的巨大，它对G P U的要求也非常高。

本文将一步一步地回答e d e m对G P U的要求，希望对读者有所启发。

首先，我们需要了解e d e m的基本原理和工作流程。

e d e m通过离散元方法模拟颗粒材料的力学行为，将材料离散成许多小颗粒，并考虑颗粒之间的碰撞和相互作用。

在模拟过程中，每个小颗粒都有自己的质量、速度和位置，它们受到外力和相互作用力的作用而产生加速度和位移变化。

因此，e d e m的模拟过程需要大量的计算和内存空间来处理复杂的颗粒行为。

在e d e m模拟中，G P U被用作加速器，以提高模拟的效率和计算速度。

与传统的C P U相比，G P U 具有更多的并行计算单元和更高的计算性能。

这使得G P U在处理许多相同操作的情况下比C P U更加高效。

因此，e d e m需要一块强大的G P U来处理大规模的颗粒模拟。

接下来，我们来看一下e d e m对G P U的具体要求。

首先，G P U的核心数目对模拟速度有着重要的影响。

较多的核心数目意味着更高的并行计算能力，从而可以更快地处理大规模的颗粒模拟。

因此，e d e m要求用户选择一块G P U，其核心数大于1000并具有较高的时钟频率。

其次，G P U的内存大小也是e d e m的一个重要考虑因素。

在模拟过程中，e d e m需要将所有的颗粒信息存储在内存中，并在计算过程中频繁地读取和写入数据。

因此，较大的G P U内存可以提供更多的空间来存储颗粒信息，从而避免内存不足导致的性能下降。

离散-连续域耦合edem-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述离散-连续域耦合（EDEM）是指在数学和物理领域中，离散域和连续域之间相互耦合的现象和方法。

离散域通常是指离散的点或区域，如离散的数据点或离散的粒子系统；而连续域则是指连续的空间或区域，如连续的物质分布或连续的场。

EDEM的研究旨在探究离散和连续领域之间的相互作用和联系，以及如何有效地描述和模拟这种耦合现象。

在科学与工程领域，离散-连续域耦合具有重要的理论和实际意义。

它不仅可以用于描述和分析物质的微观-宏观行为，还可以在材料科学、力学、流体力学等领域中提供有效的数值模拟和分析方法。

因此，对离散-连续域耦合的研究是十分必要和具有前瞻性的。

本文将从离散域和连续域的基本概念出发，介绍离散-连续域耦合的概念、方法和应用。

通过对离散-连续域耦合的深入探讨，旨在揭示其在科学研究和工程应用中的重要性，并展望其未来的应用前景。

文章结构部分内容如下:1.2 文章结构本文将首先介绍离散域的基本概念和特点，包括离散数据的定义、特点以及在实际应用中的优势和局限性。

接着，我们将详细讨论连续域的特点和应用领域，以及在不同领域中的重要性和作用。

最后，我们将重点探讨离散-连续域的耦合，包括两者之间的联系与相互影响，以及在工程和科学领域中的具体应用和研究进展。

通过对离散域和连续域的介绍和对比，本文旨在探讨其耦合的重要性，并展望其在未来的应用前景。

1.3 目的本文旨在探讨离散域和连续域的耦合问题，即离散-连续域耦合。

通过对这一问题的深入研究和分析，我们旨在深化对这一领域的理解，为相关领域的研究和应用提供理论支持。

同时，通过对离散-连续域耦合的重要性、应用前景以及结论的总结，旨在为相关领域的研究人员和决策者提供参考，促进该领域的发展和应用。

2.正文2.1 离散域介绍离散域是指在一定的时间或空间范围内，对系统进行离散化处理，将其分解成离散的单元或节点。

在离散域中，系统的状态只能在离散的时间或空间点上进行变化，而在这些点之间则视为恒定状态。

支撑剂运移的 CFD-DEM数值模拟研究摘要：支撑剂运移是水力压裂体系中一个重要的流体-颗粒两相流问题，如何改善支撑剂在缝网中的铺置情况,是压裂改造后提高储层有效传导率的关键。

针对这一问题,结合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法,对支撑剂在交叉裂缝中的运移规律进行了数值模拟研究。

关键词：支撑剂运移；CFD-DEM数值模拟；模型验证1计算流体力学和离散元法介绍1.1计算流体力学计算流体力学（CFD）是通过用有限变量值近似表示，借助高效的计算性能，描述流体运动中物理场的变化情况的现代数值模拟手段。

1.2 离散单元法原理离散元法（DEM）是一种适用于求解不连续介质力学问题的数值方法。

根据牛顿定律和单元间的相互作用，将每一个支撑剂颗粒都作为一个离散单元，通过循环迭代的方法确定和更新所有单元的位置和力。

在微观上跟踪和计算支撑剂颗粒的宏观运动规律。

1.3 CFD-DEM耦合模型图支撑剂运移过程是一个典型的多相流问题，其中支撑剂为固相，压裂液为液相，支撑剂分散在压裂液中。

为了降低成本、增加计算的精度，采用离散元法（DEM）和计算流体力学（CFD）耦合的方法模拟支撑剂在压裂液中的运移和沉降行为，得到了支撑剂在压裂裂缝中的运移规律。

EDEM作为一款成熟的离散元软件，其能够很好的计算支撑剂间以及与壁面间的相互作用，故将CFD与EDEM方法结合，并采用Euler-Euler数学模型能有效模拟支撑剂颗粒在压裂液内的运移。

2模型研究控制方程2.1 组合裂缝中支撑剂运移铺置数学模型研究携砂液在组合裂缝中的水平运移是一个复杂的流体力学问题，研究组合裂缝中各分支缝中携沙液的水平运移规律，不仅仅与支撑剂所处的流体的流动状态有关，还受到分支缝夹角等参数影响。

为了便于分析，对实际问题进行化简：首先，在砂比小于10%时可近似认为支撑剂和压裂液的流速相等，为了便于分析，本节中将携砂液流速等效为支撑剂的水平运移速度。

其次，假定携砂液在组合裂缝中的运移是定常的，且携砂液为牛顿流体。

EDEM软件介绍基于离散元方法的EDEM软件介绍2012年09月离散元方法简介传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的，即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。

然而，这种假设在有些领域并不适用，如：岩土力学。

1971年，CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，离散元方法（Discrete Element Method，简称DEM），理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。

随后，这种方法被越来越广泛的应用于涉及颗粒系统地各个领域。

通过求解系统中每个颗粒的运动学和动力学方程（碰撞力及场力），不断地更新位置和速度信息，从而描述颗粒系统行为。

EDEM软件介绍EDEM主要由三部分组成：Creator、Simulator和Analyst。

Creator是前处理工具，完成几何结构导入和颗粒模型建立等工作；Simulator是求解器，用于模拟颗粒体系的运动过程；Analyst是后处理工具，对计算结果进行各种处理。

图1.1 EDEM结构框架及功能Creator——EDEM的前处理工具EDEM的前处理工具Creator主要完成建模工作，包括：材料参数设置，确定颗粒形状、颗粒产生方法、几何设备导入及运动特性描述等。

Creator的颗粒几何形状建模现实世界中，颗粒状物质形状各异、千差万别，而形状对颗粒体系的运动情况又有着重要的影响。

EDEM的前处理工具可以精确描述颗粒的几何外形，Creator 通过球面填充技术，将颗粒的表面用若干球面的组合表征，不仅能体现颗粒的非球形特征，又可以使颗粒的接触满足球面接触的物理模型。

图1.2 颗粒建模界面图1.3 采用球面填充方法表征颗粒形状图1.4 各种形状的颗粒颗粒工厂技术EDEM特有的颗粒工厂技术（Particle Factory TM），可以根据用户需要，设置颗粒的初始位置、生成速率、颗粒种类、粒径分布等。

图1.5 按正态分布生成的颗粒图1.6 指定颗粒生成的位置（红色区域）EDEM的材料数据库EDEM的材料数据库允许客户将所关注领域内的各种材料整理成库，在每次建模仿真时，直接从库里导出，不仅减少了用户建模时查找数据的繁琐工作，实现了相关数据的管理和积累。

edem培训大纲
一、简介
EDEM是一款用于离散元素法模拟的软件，广泛应用于颗粒物料、散料处理和采矿等领域的模拟分析。

本培训大纲旨在帮助学员掌握EDEM的基本操作和模拟技能，以便更好地应用于实际工程问题。

二、培训内容
1.EDEM基本操作
安装与启动EDEM
创建基本模型和颗粒库
边界条件和初始条件设置
2.颗粒模型与参数设置
颗粒材料属性定义
颗粒接触模型与参数选择
摩擦系数、弹性系数等参数设置
3.模拟控制与运行
模拟运行控制面板介绍
模拟结果输出设置
模拟运行过程监控与后处理
4.案例分析与实践
简单案例：物料流动模拟
复杂案例：矿石破碎与筛分过程模拟
实际应用案例解析与讨论
5.结果分析与解读
模拟结果的可视化展示
结果误差分析方法与技巧
结果解读与报告编写指导
三、培训目标
通过本培训，学员将能够：
熟悉EDEM软件的基本操作和界面功能；掌握颗粒模型与参数设置方法；
独立完成模拟运行并进行结果分析；
提高对实际工程问题的解决能力。

基于离散元方法的EDEM软件介绍2012年09月离散元方法简介传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的，即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。

然而，这种假设在有些领域并不适用，如：岩土力学。

1971年，CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，离散元方法（Discrete Element Method，简称DEM），理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。

随后，这种方法被越来越广泛的应用于涉及颗粒系统地各个领域。

通过求解系统中每个颗粒的运动学和动力学方程（碰撞力及场力），不断地更新位置和速度信息，从而描述颗粒系统行为。

EDEM软件介绍EDEM主要由三部分组成：Creator、Simulator和Analyst。

Creator是前处理工具，完成几何结构导入和颗粒模型建立等工作；Simulator是求解器，用于模拟颗粒体系的运动过程；Analyst是后处理工具，对计算结果进行各种处理。

图1.1 EDEM结构框架及功能Creator——EDEM的前处理工具EDEM的前处理工具Creator主要完成建模工作，包括：材料参数设置，确定颗粒形状、颗粒产生方法、几何设备导入及运动特性描述等。

Creator的颗粒几何形状建模现实世界中，颗粒状物质形状各异、千差万别，而形状对颗粒体系的运动情况又有着重要的影响。

EDEM的前处理工具可以精确描述颗粒的几何外形，Creator 通过球面填充技术，将颗粒的表面用若干球面的组合表征，不仅能体现颗粒的非球形特征，又可以使颗粒的接触满足球面接触的物理模型。

图1.2 颗粒建模界面图1.3 采用球面填充方法表征颗粒形状图1.4 各种形状的颗粒颗粒工厂技术EDEM特有的颗粒工厂技术（Particle Factory TM），可以根据用户需要，设置颗粒的初始位置、生成速率、颗粒种类、粒径分布等。

图1.5 按正态分布生成的颗粒图1.6 指定颗粒生成的位置（红色区域）EDEM的材料数据库EDEM的材料数据库允许客户将所关注领域内的各种材料整理成库，在每次建模仿真时，直接从库里导出，不仅减少了用户建模时查找数据的繁琐工作，实现了相关数据的管理和积累。

edem 法向累积法向累积技术（法向即 Edge Detection and Enhancement Method，简称Edem）是一种用于图像处理的算法，能够提取图像中的边缘信息。

本文将详细介绍Edem法向累积技术的原理、应用和优势。

一、原理Edem法向累积技术是一种基于边缘检测和增强的图像处理方法。

它通过分析图像中像素之间的差异，确定边缘的位置和形状。

其基本原理如下：1. 边缘检测：Edem通过应用边缘检测算法，如Canny算法、Sobel算法等，来识别图像中的边缘。

这些算法基于图像中像素的灰度差异，寻找灰度变化明显的区域。

2. 边缘增强：在检测到边缘后，Edem会对边缘进行增强处理，使其在图像中更加清晰可见。

增强的方法可以包括锐化、对比度调整等方式，以突出边缘的轮廓。

3. 法向累积：通过对边缘的特征进行分析和累加，Edem可以获得图像中存在的多个边缘方向。

这些方向信息对于后续的图像处理和分析具有重要的意义。

二、应用Edem法向累积技术在许多领域都有广泛的应用。

下面将介绍其中几个主要应用领域：1. 图像识别：Edem可以帮助图像识别算法更准确地分析和处理图像。

通过提取图像中的边缘信息，Edem能够辅助机器学习系统进行目标检测、图像分类等任务。

2. 医学影像：在医学影像领域，Edem可用于辅助医生进行疾病诊断和手术规划。

通过对医学影像中的轮廓和边缘进行提取和增强，医生可以更清晰地观察和分析患者的病情。

3. 视觉导航：Edem技术可以用于无人驾驶、机器人导航等领域。

通过识别道路和障碍物的边缘，系统能够更准确地规划路径，避免碰撞和事故的发生。

三、优势相比其他图像处理方法，Edem法向累积技术具有以下几个优势：1. 高精度：Edem能够准确提取出图像中的边缘信息，实现对图像的高精度处理和分析。

2. 可拓展性：Edem技术可以与其他图像处理算法相结合，形成完整的图像处理流程，适用于不同的应用场景和需求。

包括离散单元的解决非连续介质的基本原理，离散单元发现在在实际问题领域中的应用范围，着重介绍用离散单元法解决工程问题利用的各种不同软件，尤其现在应用最为广泛的Itasca系列岩土工程专业软件。

一：离散元基本原理离散元法是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法。

该方法把节理岩体视为由离散的岩块和岩块间的节理面所组成,允许岩块平移、转动和变形,而节理面可被压缩、分离或滑动。

因此,岩体被看作一种不连续的离散介质。

其内部可存在大位移、旋转和滑动乃至块体的分离,从而可以较真实地模拟节理岩体中的非线性大变形特征。

离散元法的一般求解过程为:将求解空间离散为离散元单元阵,并根据实际问题用合理的连接元件将相邻两单元连接起来;单元间相对位移是基本变量,由力与相对位移的关系可得到两单元间法向和切向的作用力;对单元在各个方向上与其它单元间的作用力以及其它物理场对单元作用所引起的外力求合力和合力矩,根据牛顿运动第二定律可以求得单元的加速度;对其进行时间积分,进而得到单元的速度和位移。

从而得到所有单元在任意时刻的速度、加速度、角速度、线位移和转角等物理量。

二：离散元应用领域离散元技术在岩土、矿冶、农业、食品、化工、制药和环境等领域有广泛地应用，可分为分选、凝聚、混合、装填和压制、推铲、储运、粉碎、爆破、流态化等过程。

颗粒离散元法在上述领域均有不少应用：料仓卸料过程的模拟；堆积、装填和压制；颗粒混合过程的模拟。

三：相关计算机软件目前实际问题应用最广泛主流和开发离散元商用程序最有名的公司要属由离散元思想首创者Cundall加盟的ITASCA国际工程咨询公司．该公司开发的软件在现在实际问题应用中最为广泛和主流。

二维UDEC(universal distinct element code)和三维3DEC(3-dimensional distinct elementcode)块体离散元程序，主要用于模拟节理岩石或离散块体岩石在准静或动载条件下力学过程及采矿过程的工程问题．该公司开发的PFC2D和PFC3D(particle flow code in 2／3 dimensions)则分别为基于二维圆盘单元和三维圆球单元的离散元程序．它主要用于模拟大量颗粒元的非线性相互作用下的总体流动和材料的混合，含破损累计导致的破裂、动态破坏和地震响应等问题．Thornton的研究组研制了GRANULE 程序，可进行包括不同形状的干、湿颗粒结块的碰撞一破裂规律研究，离散本构关系的细观力学分析，料仓料斗卸料规律研究等．另外英国DEM-Solution 公司的产品之一EDEM软件也正在推广中，同时由于它的先进性正逐渐的被广泛应用。

离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用与研究摘要：离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和固体颗粒相互作用的工程软件。

在矿冶工程领域，EDEM可以被广泛应用于颗粒物料的流动、碰撞、破碎、堆积等过程的模拟与分析。

矿冶工程是矿山资源开发和冶金加工的综合学科，涉及到大量颗粒物料的处理和运输。

对于矿石、矿渣、煤炭等颗粒物料的流动行为和相互作用规律的研究对于提高生产效率、降低能耗、优化工艺流程具有重要意义。

基于此，本篇文章对离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用进行研究，以供参考。

关键词：离散元软件；EDEM；矿冶工程引言离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和碰撞的工具，广泛应用于矿冶工程领域。

随着计算机技术的不断发展，离散元模拟成为矿冶工程中重要的研究方法之一。

EDEM软件以其高效、准确的模拟效果，成为矿冶工程师和研究人员进行颗粒流动和碰撞仿真的首选软件。

1离散元软件EDEM概述EDEM是一种离散元软件，用于模拟和分析颗粒物料在不同条件下的行为。

离散元方法是一种数值模拟方法，基于对颗粒物料进行离散建模，通过模拟颗粒之间的相互作用来预测物料的行为。

EDEM软件提供了一个虚拟实验室环境，可以帮助工程师和研究人员模拟和优化颗粒物料的处理过程，如颗粒流动、颗粒堆积、颗粒碰撞等。

通过使用EDEM，用户可以预测颗粒物料在设备中的行为，优化设备设计，减少故障和损坏风险，提高生产效率。

EDEM提供了多种离散元模型，可以精确地描述颗粒物料的形状、大小、材料特性等。

这些模型可以根据实际情况进行调整和优化。

EDEM的物理模拟引擎可以准确地模拟颗粒之间的相互作用、颗粒与设备之间的碰撞等物理过程。

EDEM可以与其他物理仿真软件（如CFD、有限元分析等）进行耦合，实现多物理场的综合分析和优化。

EDEM提供了直观的可视化界面，可以实时显示颗粒物料的行为。

EDEM还提供了丰富的后处理功能，可以对仿真结果进行分析和评估。

2离散元软件EDEM在矿冶工程应用中可能面临的问题2.1模型复杂性离散元软件EDEM在矿冶工程应用中面临的问题之一是模型复杂性。

edem 有限元耦合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述本文旨在介绍edem有限元耦合方法，并探讨其在工程领域的应用案例。

有限元方法广泛应用于结构力学分析中，而edem模型则用于处理颗粒材料的离散元素模拟。

通过将这两种方法耦合起来，可以更准确地模拟颗粒材料与结构之间的相互作用。

在本文中，我们将首先介绍有限元方法的基本原理和应用领域。

有限元方法是一种数值计算方法，通过将结构划分为许多小的有限元单元来近似描述其行为。

这种方法能够解决各种结构的力学问题，并在工程设计和分析中得到广泛应用。

随后，我们将介绍edem模型及其在颗粒材料模拟中的应用。

edem 模型是一种基于离散元素方法的模拟工具，能够模拟颗粒材料的复杂行为和相互作用。

通过这种模型，我们可以了解颗粒材料的内部结构及其在外部力作用下的变形和破坏过程。

然后，我们将探讨有限元方法和edem模型的耦合方法。

将这两种方法耦合起来，可以更准确地模拟颗粒材料与结构之间的相互作用。

通过耦合方法，我们可以将颗粒材料的行为作为有限元模型的一部分，从而获得更真实的结构力学分析结果。

最后，我们将通过一些具体的应用案例来展示edem有限元耦合方法的实际效果。

这些案例将涉及不同的颗粒材料和结构类型，并展示了耦合方法在分析颗粒流体力学、土木工程和生物力学等领域的应用潜力。

总的来说，本文将从引言、正文和结论三个部分来介绍edem有限元耦合方法。

通过对这些内容的阐述，我们希望读者能够更好地理解和应用这一方法，并在实际工程设计和分析中取得更准确和全面的结果。

1.2文章结构2. 正文2.1 有限元方法介绍2.2 edem模型介绍2.3 有限元耦合方法2.4 edem有限元耦合的应用案例2.1 有限元方法介绍在工程领域中，有限元方法是一种常用的数值计算方法，用于求解复杂的物理问题。

该方法基于将连续的物理系统离散化为一系列有限大小的部分，称为有限元。

通过将整个系统分解为有限数量的元素，有限元方法可以将复杂的问题转化为易于处理的小型子问题。

EDEM 是英国DEM-Solution 公司的产品之一，决软件,该软件的主要功能是仿真、分析和观察粒子流的运动规律。

（Distinct Element Method ，简称DEM ）是美国学者Cundall P.A.教授在1971基于分子动力学原理时首次提出来的，主要应用于分析岩石力学问题，连续数值模拟方法。

作为一种新兴的散料分析方法，离散元已经迅速成长起来。

在，制药、化学药品、矿物、原料处理，包括石油和煤气的生产、农业、建筑业、工程等很多产业都已应用EDEM 进行设计，并取得了较好的效果。

利用EDEM 可以解决物体的混合和分离、收缩破裂和凝聚、损、固－液流的条件、机器部件对颗粒碰撞的力学反应、腐蚀、理、热和质量传递、化学反应动力学、沉降和颗粒从固液体系中的去除、的处理、干湿固体的压缩、粘性和塑性力学、胶体和玻璃体的行为等诸多问题。

且EDEM 能够检查由颗粒尺度所引起的操作问题，求，获得不易测量的颗粒尺度行为的信息，目前，离散元已经发展到三维可视化阶段，无论是其操作的简便性、能，还是其后处理功能都有很大的提升。

杂问题的处理模块，进而完善了整个软件的分析功能。

将EDEM 与现有的CAE 具结合应用，能够快速简便地进行设计分析，进而减少开发成本和开发时间。

利用前处理器Creator 进行建模定义颗粒。

颗粒的几何形状及物理性质等，可以是任意形状的颗粒。

真实颗粒的CAD 模型，准确描述它们的形状。

通过添加力学性质、它物理性质来建立颗粒模型，并且在模拟过程中，据库中。

定义颗粒所在的环境。

创建几何、导入机械几何的CAD 模型、力学性质、用Particle Factory 工具定义颗粒的生成工厂等，来高效生成颗粒集合，其中机械形状可以作为固体模型或表面网格从CAD CAE 软件中导入。

机械组成部分是可以集成的，动力学特性。

利用DEM 求解器Simulator 进行动态模拟动态模拟不仅能够快速、有效地监测离散颗粒间的碰撞，间步长。

有限单元法基本原理和数值方法1. 引言有限单元法（Finite Element Method，简称FEM）是一种用于求解工程问题的数值计算方法。

它的基本原理是将连续体分割为离散的有限单元，通过建立有限单元间的关系，近似求解连续体的行为。

本文将介绍有限单元法的基本原理和数值方法。

2. 有限单元法基本原理有限单元法基于两个基本假设：一是一个连续物体可以用小的有限单元来近似表示；二是连续物体在每个有限单元内有近似均匀的力和位移。

有限单元法的基本原理可以概括为以下几个步骤：2.1 离散化将连续物体划分为有限个离散的单元，每个单元都有自己的性质和参数。

通常采用三角形、四边形、四面体等简单形状的单元。

2.2 建立单元间的关系通过节点和单元之间的连接关系来构建整个有限元模型。

每个单元都与相邻的单元共享一些节点，通过共享的节点建立单元间的关系。

2.3 定义单元的属性为每个单元定义材料性质、几何属性和荷载条件等参数，这些参数将用于描述单元的行为。

2.4 定义求解问题的边界条件为有限元模型定义相应的边界条件，如位移边界条件、力边界条件等。

2.5 利用单元间的关系建立方程通过应变能最小原理，利用单元间的关系建立求解整个结构的方程。

2.6 求解方程将建立的方程离散化，采用数值方法求解得到解。

3. 有限单元法数值方法有限单元法中常用的数值方法有直接法和迭代法。

3.1 直接法直接法是指直接求解线性方程组的方法，通常使用高斯消元法、LU分解法等。

直接法的优点是计算简单，稳定性好。

但是当方程组规模较大时，计算量会很大。

3.2 迭代法迭代法是指通过迭代逼近求解方程组的方法，常用的迭代法有Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法等。

迭代法的优点是计算量相对较小，适用于大规模方程组。

但是迭代法的收敛性需要保证，且需要选择合适的迭代停止准则。

4. 有限单元法应用有限单元法广泛应用于工程领域的结构分析、流体力学、电磁场分析等。

扬帆起航离散元仿真软件EDEM在增材制造领域的应用SLS（Selective Laser Sintering ）选择性激光烧结金属粉末、高分子粉末等SLS工艺过程示意图SLS成件质量关键影响因素粉末•粉末材质•粉末形状•粉末粒径分布•粉床密度及均匀性铺粉工艺参数（辊子式为例）•送粉方式•辊子半径•辊子转动速度•辊子平动速度•…粉末预热温度场•预热方式•温度控制•…影响粉末最终状态结论：粉末颗粒属性及行为成为研究SLS的关键！粉末颗粒的特性不可无限细分有粒径级配要求抗剪、碰撞反弹散料研究的挑战引入离散元方法（D iscrete E lement M ethod, 简称DEM）离散元方法及EDEM功能介绍离散元方法（D iscrete E lement M ethod, 简称DEM）1970s，Cundall和Strack提出首先提出了离散元方法，用于模拟非连续介质动力力学及相关行为的数值计算方法➢Lagrange体系下的求解牛顿第二定律➢对体系内每个离散单元进行动力学模拟颗粒系统的模拟流程EDEM CreatorEDEM SimulatorEDEM AnalystEDEM Coupling InterfaceExtended capacitiesEDEM 构架与功能前处理器•颗粒建模•CAD 结构与运动建模•接触模型设置二次开发接口•C++语言•自定义物理数学模型耦合接口•多体动力学•计算流体力学•结构有限元•其他物理场EDEM API后处理器•图片/动画生成•曲线图、柱状图分析•模拟数据导出求解器•多核共享内存式并行•GPU 加速计算功能•动态计算技术/颗粒冻结技术•计算速度最快的商业离散元代码EDEM构架与功能1. 基于球面法的颗粒建模方法2. 利用多球面组合建立非球形颗粒3. 基于颗粒模板的自动球面填充技术完善的颗粒建模功能3D 打印尼龙粉末颗粒形状EDEM构架与功能颗粒粒径分布方式Fixed Random Lognormal User defined Normal内置多种颗粒粒径分布设置模式适用于各种不同的仿真工况需求完善的颗粒建模功能激光粒度仪尼龙粉末粒径分布（正态分布）▪GEMM 数据库▪通用EDEM 材料模型库，基于多年工程经验及物料参数研发▪提供多种参数取值范围▪快速确定物料和设备的物理特性以及它们之间相互作用参数完善的颗粒建模功能便捷的几何导入与运动设置内置建模功能通用几何文件3D 建模文件Box.igs .igesCATIACylider .msh PRO/E Ploygon.stl SOLIDWORKS.stp .stepUG1.八种运动形式1）四种基本运动：Linear Translation/Linear Rotation/Sinusoidal Translation/Sinusoidal Rotation2）两种皮带输运专用运动形式：Conveyor Translation/Conveyor Rotation 3）力和力矩驱动载荷：Force Controller/T orque Controller 2. 运动复制和继承功能Hertz-Mindlin EEPAHertz-Mindlin +JKRHysteretic SpringStandardRVDTribocharging Archard Wear bonded Relative WearHeat ConductionLiner SpringLinear cohesion基础接触模型滚动摩擦模型附加接触模型基于API 开发的自定义接触模型自定义模型丰富多样的接触模型计算粉末颗粒-粉末颗粒、粉末颗粒-铺粉装备等间作用力CPU加速GPU加速Single GPUMulti GPUEDEM 2019.1ComputeintensivefunctionsRest ofsequential CPUcodeCPUGPUGPUGPUParallelizewith GPU绝对领先的计算求解速度绝对领先的计算求解速度特殊加速技术，针对大型储料设备、大型料床的物料生成与作业过程进行加速，大大提升仿真效率。

主要的离散元软件介绍离散元方法（DEM）首次于20世纪70年代由CundallandStrack 在《A discrete numerical model for granular assemblies》一文提出，并不断得到学者的关注和发展。

PFC3D模拟效果该方法最早应用于岩石力学问题的分析，后逐渐应用于散状物料和粉体工程领域。

由于散状物料通常表现出复杂的运动行为和力学行为，这些行为难以直接使用现有基本理论，尤其是基于连续介质理论的方法来解释，而进行实验研究则成本高、周期长，DEM仿真技术的应用范围将会越来越广。

（1）商用软件目前开发离散元商用程序最有名的公司要属由离散元思想首创者Cundall加盟的ITASCA国际工程咨询公司。

该公司开发的二维UDEC(universal distinct element code)和三维3DEC(3-dimensional distinct elementcode)块体离散元程序，主要用于模拟节理岩石或离散块体岩石在准静或动载条件下力学过程及采矿过程的工程问题。

该公司开发的PFC2D和PFC3D(particle flow code in 2/3 dimensions)则分别为基于二维圆盘单元和三维圆球单元的离散元程序。

它主要用于模拟大量颗粒元的非线性相互作用下的总体流动和材料的混合，含破损累计导致的破裂、动态破坏和地震响应等问题。

EDEM是世界上第一个用现代化离散元模型科技设计的用来模拟和分析颗粒的处理和生产操作的通用CAE软件。

使用EDEM，可以快速、简便的为颗粒固体系统建立一个参数化模型，可以导入真实颗粒的CAD模型来准确描述它们的形状。

现在大量应用于欧美国家中的采矿、煤炭、石油、化工、钢铁和医药等诸多领域。

中国科学院非连续介质力学与工程灾害联合实验室与极道成然科技有限公司联合开发了国内最新的离散元大型商用软件GDEM，该软件基于中科院力学所非连续介质力学与工程灾害联合实验室开发的CDEM算法，将有限元与块体离散元进行有机结合，并利用GPU加速技术，可以高效的计算从连续到非连续整个过程。