主要的离散元软件介绍
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GDEM的特点:数值计算方法主要包括两类:一类以连续介质力学为基础,模拟材料的连续变形及塑性破坏,主要包括有限元及有限差分等两种方法。
另一类以非连续介质力学为基础,用于模拟散体系统的运动、碰撞特性,主要包括块体离散元及颗粒离散元等两种。
有限元法的商用软件包括:ANSYS、ABAQUS、PATRAN&NASTRAN、MARC、MIDAS- GTS、Plaxis、Z_Soil2D/3D等;有限差分法的商用软件主要为ITASCA公司的FLAC及FLAC3D软件。
有限元法及有限差分法能够较好地模拟材料在连续状态下的特性,但不能模拟材料从连续到非连续的过程及在非连续状态下的运动特性。
块体离散元的商用软件包括ITASCA公司的UDEC及3DEC,DDA(石根华教授的科研软件)等;颗粒离散元的商用软件包括ITASCA公司的PFC及PFC3D等。
块体离散元及颗粒离散元在模拟非连续体的运动特性方面具有一定的优势,但较难模拟材料的连续变形过程。
基于连续介质力学的离散元方法(Continuum-based Discrete Element Method)是中国科学院力学研究所提出的适用于模拟材料在静、动载荷作用下非连续变形及渐进破坏的一种数值算法。
该方法将有限元与离散元进行耦合,在块体内部进行有限元计算,在块体边界进行离散元计算,不仅可以模拟材料在连续状态下及非连续状态下的变形、运动特性,更可以实现材料由连续体到非连续体的渐进破坏过程。
CDEM方法中包括弹性模型、塑性模型、断裂模型、蠕变模型等多种模型,已经在岩土工程、采矿工程、结构工程及水利水电工程等多个领域广泛应用。
GPU是图形处理器的简称,是计算机显卡的核心部件,是天然的高性能并行处理器。
GPU往往用于大型三维场景游戏的实时显示,介于GPU的高效率并行机制,目前科研界已经开始将GPU技术应用于工程计算领域。
北京极道成然科技有限公司以中科院力学所的CDEM为基础,开发出了基于GPU技术的商用软件GDEM,大大提升了计算速度及计算容量。
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。
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。
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。
Rocky离散元软件图2 模拟破碎机内颗粒流动,模拟规模超过100万颗粒图1 Rocky软件中可用的颗粒形状内部的咨询项目和世界各地用户的实际案例测试过。
软件另一个重要的特点是模拟非圆形颗粒的能力。
其软件依靠球形集群,但是在Rocky软件中,你在屏3 Rocky软件预测磨器的磨损。
左侧是一个新的磨器,右侧是磨损模拟之后的同一个装置3 展示了Rocky软件一个更加独特的特点,模拟边界物理磨损的能力。
软件收集颗粒对边界实施的剪切功,且根据剪图4 模拟研磨装置内的颗粒破碎图6 Rocky 软件模拟谷物流动颗粒破碎仿真是Rocky 软件的另一个重要特点。
Rocky 的破碎模型结合采矿业和游戏产业中的模型来预测颗粒能量、强度和破碎过程中产生的碎片。
图片4展现了破碎模型的应用案例——这是一个新的概念装置(共轭砧和锤式粉碎机),由Conveyor Dynamics, Inc 开发用于采矿业的颗粒处理装置。
版本起可以与ANSYS Structural 和ANSYS 进行耦合计算。
粒子施加到边界上的力可以输出到软件,由此计算产生的变形。
图5显示的是中计算振动筛上的颗粒运动。
第一个验证耦合方法的实实验室(纽卡斯尔大学,澳大利亚),传送槽周围的空气流动且仿真数据与实验数据吻合。
负责研发的母公司属于采矿业,自然地大部分的用户也一直在这模拟移动式输送机周围土壤流动图5 Rocky 软件中模拟振动筛上颗粒流动(上面)和ANSYSStructural 软件中模拟筛的变形;Rocky 中预测节点力输出到ANSYS图7 输送机机架周围土壤流动北京分公司电话:010-********传真:010-********上海分公司电话:021-********传真:021-********成都分公司电话:028-********传真:028-********西安分公司电话:029-********传真:029-********武汉分公司电话:027-********传真:027-********广州分公司电话:020-********传真:020-********沈阳分公司电话:024-********传真:024-********南京分公司电话:025-********传真:025-********重庆分公司电话:023-********传真:023-********香港分公司电话:00852-31139711传真:00852-31139710安世亚太科技股份有限公司地址:北京市朝阳区八里庄东里1号莱锦TOWN园区Cn08座电话:010-********传真:010-********官网:邮箱:Info@服务热线:400-6600-388。
主题:edem 2020 帮助手册内容:1. 欢迎使用edem 20202. edem 2020的功能概述3. 如何开始使用edem 20204. 在edem 2020中进行模拟5. 模拟结果分析与导出6. edem 2020的技术支持和帮助资源欢迎使用edem 2020edem 2020是一款专业的离散元分析软件,可以用于模拟和分析颗粒材料的力学行为。
本帮助手册将为您提供edem 2020的全面介绍和操作指南,帮助您快速上手使用这款强大的软件。
edem 2020的功能概述edem 2020具有以下主要功能:- 离散元模拟:可以模拟颗粒材料在各种工程应用中的行为,如岩土工程、振动筛选、物料处理等。
- 高度可视化:支持3D可视化显示,能够直观展示颗粒材料的运动和相互作用。
- 结果分析:提供丰富的模拟结果分析功能,可以对颗粒材料的力学行为进行深入分析。
- 多领域应用:适用于矿业、土木工程、冶金、化工等多个领域。
如何开始使用edem 2020要开始使用edem 2020,您需要首先进行以下步骤:1. 下载并安装edem 2020软件。
2. 注册并激活edem 2020,获取使用权限。
3. 阅读本帮助手册,了解软件的功能和操作方法。
在edem 2020中进行模拟在edem 2020中进行模拟操作非常简单,按照以下步骤进行:1. 创建新的模拟项目,设置模拟参数和颗粒材料性质。
2. 导入几何模型,初始化颗粒材料的位置和属性。
3. 设置模拟边界条件和加载条件。
4. 运行模拟并观察颗粒材料的行为。
模拟结果分析与导出edem 2020提供了丰富的结果分析功能,您可以进行以下操作:1. 查看颗粒材料的运动轨迹和相互作用力的分布。
2. 分析颗粒材料的压实度、应力和变形情况。
3. 导出模拟结果数据,生成报告或进行进一步的处理和分析。
edem 2020的技术支持和帮助资源如果您在使用edem 2020的过程中遇到任何问题,可以通过以下方式获取帮助:1. 访问冠方全球信息站,查看常见问题解答和用户手册。
一、概述edem是一种离散元模拟软件,用于模拟颗粒材料之间的相互作用和运动。
在进行模拟过程中,用户往往需要获取颗粒模拟结果的坐标信息,以便进行后续的分析和处理。
edem提供了丰富的后处理功能,可以方便地导出颗粒坐标信息,本文将介绍如何在edem中进行后处理并导出颗粒坐标信息。
二、edem后处理功能概述1. 后处理是对模拟结果进行分析和处理的过程,edem提供了丰富的后处理功能,包括颗粒坐标信息的导出、颗粒分布的可视化、颗粒运动轨迹的分析等。
2. 后处理功能可以帮助用户更好地理解模拟结果,提高模拟的准确性和可靠性。
三、导出颗粒坐标信息的步骤1. 打开edem软件并加载模拟结果文件,进入后处理界面。
2. 在后处理界面的菜单栏中选择“颗粒坐标信息”功能。
3. 在弹出的对话框中设置需要导出的颗粒信息,包括颗粒类型、颗粒属性等。
4. 点击“导出”按钮,选择保存文件的路径和格式,完成颗粒坐标信息的导出。
四、颗粒坐标信息的应用1. 导出的颗粒坐标信息可以用于颗粒分布的分析,包括颗粒的大小分布、位置分布等。
2. 颗粒坐标信息还可以用于颗粒运动轨迹的分析,包括颗粒的速度、加速度、运动路径等。
3. 颗粒坐标信息的导出为后续的模拟分析和处理提供了基础数据。
五、注意事项1. 在导出颗粒坐标信息时,要注意选择合适的颗粒类型和属性,确保导出的信息符合实际需求。
2. 导出的颗粒坐标信息需要进行数据处理和分析,以便得出有意义的结论和结果。
3. 掌握edem后处理导出颗粒坐标信息的方法,有助于提高模拟结果的分析和应用能力。
六、结语edem提供了丰富的后处理功能,可以方便地导出颗粒坐标信息,并通过进一步的分析和处理,为模拟结果的应用提供支持。
掌握导出颗粒坐标信息的方法,对于从事颗粒动力学模拟和分析的研究人员和工程师来说是非常重要的。
希望本文介绍的内容能帮助用户更好地利用edem的后处理功能,提高模拟结果的价值和应用能力。
七、颗粒分布的分析使用edem导出的颗粒坐标信息,可以进行颗粒分布的分析。
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。
dem采集流程DEM(离散元)是一种常用的数值模拟方法,用于模拟颗粒体系的运动和相互作用。
DEM模拟可以应用于颗粒流、颗粒堆积、颗粒振动等多个领域,在工程和科学研究中有着广泛的应用。
DEM采集流程主要包括数据准备、模型构建、模拟运行和结果分析四个步骤。
下面将一一介绍这些步骤。
1. 数据准备在DEM采集流程中,首先需要准备模拟所需的数据。
这些数据包括颗粒的物理性质(如质量、形状、弹性模量等)、颗粒间相互作用力的参数(如弹簧刚度、阻尼系数等)以及模拟所需的边界条件(如重力、壁面摩擦系数等)。
这些数据可以通过实验测量或者根据实际情况进行估计。
2. 模型构建在数据准备完成后,接下来需要构建DEM模型。
模型构建主要包括定义颗粒体系的几何形状和排列方式。
可以使用三维建模软件进行模型构建,也可以使用编程语言编写脚本进行模型生成。
在模型构建过程中,需要根据实际情况设置颗粒的初始位置、速度以及相互作用力。
3. 模拟运行模型构建完成后,就可以进行DEM模拟的运行了。
在模拟运行过程中,会根据设定的时间步长和模拟时间对颗粒体系进行演化。
DEM模拟会根据颗粒间的相互作用力和外部作用力计算颗粒的位移、速度和加速度,并更新颗粒的状态。
模拟运行的时间长度取决于模拟的目的和要求,可以根据需要进行调整。
4. 结果分析模拟运行完成后,需要对模拟结果进行分析。
结果分析可以包括颗粒的位移、速度、加速度以及颗粒之间的相互作用力等参数的统计和可视化。
可以使用数据处理软件进行结果分析,生成图表或者动画展示模拟结果。
通过对模拟结果的分析,可以获得颗粒体系的运动规律和相互作用特性,进而对实际问题进行预测和优化。
以上就是DEM采集流程的主要步骤。
在实际应用中,DEM模拟可以根据具体问题进行调整和优化,以获得更准确和可靠的模拟结果。
DEM模拟在颗粒流动、颗粒堆积和颗粒振动等领域具有重要的应用价值,可以帮助工程师和科研人员更好地理解和解决与颗粒相关的问题。
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。
PFC2D&PFC3D系列——为类岩土材料和粒状系统设计的2D和3D微观力学离散元分析软件PFC(Particle Flow Code)是利用显式差分算法和离散元理论开发的微/细观力学程序,它是从介质的基本粒子结构的角度考虑介质的基本力学特性,并认为给定介质在不同应力条件下的基本特性主要取决于粒子之间接触状态的变化,适用研究粒状集合体的破裂和破裂发展问题、以及颗粒的流动(大位移)问题。
与使用FLAC/FLAC3D、UDEC/3DEC不同,PFC不能直接给模型介质”赋”物理力学参数和初始应力条件,所有这些都必须通过不断调整构成模型介质的基本粒子级配组成、接触方式和相应的微力学参数实现。
不同孔隙率下凝灰岩PFC3D模型PFC2D&PFC3D的基本功能:∙介质是颗粒的集合体,它由颗粒和颗粒之间的接触两个部分组成;∙颗粒大小可以服从任意的分布形式;∙接触方式和强度特征是决定介质基本性质的重要因素;∙“接触” 物理模型由线性弹簧或简化的Hertz-Mindlin、库仑滑移、接触或平行链接等模型组成;∙凝块模型支持”奴化” 颗粒或凝块的创建,凝块体可以作为普通形状”超级颗粒” 使用;∙可指定任意方向线段为带有自身接触性质的墙体,普通的墙体提供几何实体;∙“蜂房” 映射逻辑的使用确保了解题时间与系统颗粒数目呈线性(而非指数)增长;∙模拟过程中颗粒和墙体可以随时增减;∙提供了两种阻尼:局部非粘性和粘性;∙密度调节功能可用来增加时间步长和优化解题效率;∙通过能量跟踪可以观察体功、链接能、边界功、摩擦功、动能、应变能;∙可以在任意多个环形区域量测平均应力、应变率、和孔隙率;∙可以实时追踪所有变量并能存储起来和/或绘成”历史” 示图;∙除全动态操作模式外,PFC还提供了准静态操作模式以确保快速收敛到稳定状态解;∙内置接触模型包括:简单的粘弹性模型、简单的塑性模型、以及位移软化模型。
PFC2D&PFC3D的特色:功能强大PFC是以介质内部结构为基本单元(颗粒和接触)、从介质结构力学行为角度研究介质系统的力学特征和力学响应。
RockyDEM颗粒接触参数1.引言R o ck yD EM是一种基于离散元方法(D EM)的颗粒流动模拟软件,用于模拟颗粒物料在不同工程应用中的行为。
在R oc ky DE M中,颗粒接触参数是非常重要的一部分,它们描述了颗粒之间的相互作用行为。
本文将详细介绍Ro ck yD EM颗粒接触参数的含义、常见参数及其影响,并提供一些实例来帮助读者更好地理解和应用这些参数。
2.颗粒接触参数的定义在R oc ky DE M中,颗粒接触参数是描述颗粒之间相互作用行为的一组参数。
这些参数主要包括:-摩擦系数:描述了颗粒接触面之间的摩擦力大小。
摩擦系数越大,颗粒之间的摩擦作用越强。
-弹性恢复系数:描述了颗粒接触面碰撞之后的弹性恢复能力。
弹性恢复系数越大,颗粒碰撞之后的能量损失越小。
-粘滞阻尼系数:描述了颗粒接触面之间的粘滞阻尼效应。
粘滞阻尼系数越大,颗粒在碰撞过程中的能量损失越大。
-弹簧刚度系数:描述了颗粒接触面的弹簧刚度。
弹簧刚度系数越大,颗粒碰撞之后的弹性恢复速度越快。
3.常见参数及其影响3.1摩擦系数摩擦系数是描述颗粒接触面之间摩擦力大小的参数。
它对颗粒流动过程中的整体摩擦力、颗粒流动性和流动行为产生重要影响。
较大的摩擦系数可以增加颗粒之间的摩擦力,使颗粒在流动过程中更容易产生阻力,增加颗粒流动的阻力。
3.2弹性恢复系数弹性恢复系数是描述颗粒接触面碰撞之后的弹性恢复能力的参数。
较大的弹性恢复系数可以使颗粒在碰撞后更容易恢复其原始形态,减少能量损失,提高颗粒流动的效率。
3.3粘滞阻尼系数粘滞阻尼系数是描述颗粒接触面之间粘滞阻尼效应的参数。
较大的粘滞阻尼系数可以增加颗粒在碰撞过程中的能量损失,降低颗粒流动的速度,使颗粒流动更加稳定。
3.4弹簧刚度系数弹簧刚度系数是描述颗粒接触面的弹簧刚度的参数。
较大的弹簧刚度系数可以增加颗粒碰撞之后的弹性恢复速度,使颗粒在碰撞后更快地恢复原始形态。
4.应用实例以下是一些实际应用中常见的Ro ck yD EM颗粒接触参数的示例:4.1矿石筛分在矿石筛分过程中,我们希望颗粒能够均匀分布在筛网上。
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。
由中冶赛迪公司在冶金、矿山、工程机械工程应用基础上,2013年推出的大型商业软件StreamDEM,是国内首款完全拥有完全独立的自主知识产权,代表了离散元的最高发展水平,让国人和世界站在了同一起跑线上。
(2)开源软件
BALL & TRUBAL (1979–1980) distinct element method (FORTRAN code), originally written by P.Cundall and currently maintained by Colin Thornton.
dp3D (discrete powder 3D), DEM code oriented toward material science engineering applications (powder compaction, powder sintering, fracture of brittle materials...). Emphasis is put on the physics of the contact laws. dp3D is written in fortran 90 and heavily parallelised with OpenMP.
ESyS-Particle ESyS-Particle is a high-performance computing implementation of the Discrete Element Method released under the Open Software License v3.0. To date, development focus is on geoscientific applications including granular flow, rock breakage and earthquake nucleation. ESyS-Particle includes a Python scripting interface providing flexibility for simulation setup and real-time data analysis. The DEM computing engine is written in C++ and parallelised using MPI, permitting simulations of more than 1 million particles on clusters or high-end workstations.
LAMMPS is a very fast parallel open-source molecular dynamics package with GPU support also allowing DEM simulations. LAMMPS Website, Examples .
LIGGGHTS is a code based on LAMMPS with more DEM features such as wall import from CAD, a moving mesh feature and granular heat transfer. Further a coupling to CFD is available. LIGGGHTS Website SDEC Spherical Discrete Element Code.
LMGC90 Open platform for modelling interaction problems between elements including multi-physics aspects based on an hybrid or extended
FEM – DEM discretization, using various numerical strategies as MD or NSCD.
Pasimodo PASIMODO is a program package for particle-based simulation methods. The main field of application is the simulation of granular media, such as sand, gravel, granulates in chemical engineering and others. Moreover it can be used for the simulation of many other Lagrangian methods, e.g. fluid simulation with Smoothed-Particle-Hydrodynamics.
Woo is mainly DEM code forked off Yade, with shared-memory parallelization via OpenMP, aiming at flexibility (c++, Python), portability (Linux, Windows), extensibility (such as membranes as finite elements or basic meshfree methods); contractual customizations are offered on the website.
Yade Yet Another Dynamic Engine (historically related to SDEC), modular and extensible toolkit of DEM algorithms written in c++. Tight integration with Python gives flexibility to simulation description, real-time control and post-processing, and allows introspection of all internal data. Can run in parallel on shared-memory machines using OpenMP.
MechSys Although it was initially a package dedicated to the FEM method, nowadays it also contains a DEM module. It uses both spherical elements and spheropolyhedra to model collision of particles with general shapes. Both elastic and cohesive forces are included to model damage and
fracture processes. Parallelization is achieved mostly by POSIX threads. There is also a module dealing with the coupling between DEM and the Lattice Boltzmann Method (LBM).。