DEM-FEM的案例
【Abaqus DEM-FEM耦合】聲音能看得見嗎？Chladni Plate仿真模擬 ￥599
顯式動力學(xué)
假設(shè)你想要復(fù)現(xiàn)整個過程，沙粒的運動與接觸就必須考慮在內(nèi)了，這個時候就是一個高度非線性的有限元模擬問題，只有通過Explicit求解器進(jìn)行DEM-FEM耦合分析才能解決。
我們現(xiàn)在以一個300×300mm的金屬板為例，首先用模態(tài)分析計算出板子固有頻率5000Hz以內(nèi)的各階模態(tài)，下面是其中的一部分的計算結(jié)果。
金屬板的部分低頻和高頻振動模態(tài)
然后忽略顆粒，用一個501Hz的激振力，使金屬板振動起來，模態(tài)動力學(xué)計算結(jié)果表明，板子穩(wěn)定之后的振動形態(tài)與該階模態(tài)的振型一致。
金屬板模態(tài)動力學(xué)
最后，是我們的DEM-FEM顯式動力學(xué)模型，為了考察整個動力學(xué)過程，模型中一共引入6498個離散單元，這些微小顆粒用來模擬克拉尼板實驗中的沙粒。
克拉尼板DEM-FEM耦合模型
第一個工況，我們使用260Hz的激振力，板子的振動起來后，顆粒出現(xiàn)了有規(guī)律的重新分布。
克拉尼板定頻激振
通過顆粒的速度矢量圖可以看出，靠近模態(tài)振型節(jié)線位置的顆粒運動速度比較小，基本不往別的地方運動；靠近波腹的顆粒會被板子的振動彈起，速度比較大，大部分最終會偏離這個位置，停在節(jié)線附近，顆粒整體上呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型。
顆粒速度矢量圖
第二個工況更加復(fù)雜，我們使用384Hz~501Hz的變頻激振力使板子振動，看看顆粒重新分布的情況。
金屬板384Hz和501Hz的振動模態(tài)
結(jié)果表明，顆粒分布首先呈現(xiàn)出了384Hz的振動模態(tài)，隨著激振力的頻率發(fā)生變化，逐漸過渡到501Hz的振動模態(tài)。
克拉尼板變頻激振
因為DEM-FEM模型計算量非常大，所以顆粒數(shù)目設(shè)置的比較少，不過目前看來也基本上可以勾勒出板子的低階模態(tài)振型了。
展開 LS-DYNA FEM-DEM砂土侵徹 ￥251
<p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">基于LS-DYNA軟件，采用FEM-DEM耦合算法構(gòu)建剛體彈體侵徹砂土，其中砂土采用DEM構(gòu)建，彈體采用FEM構(gòu)建，本模型難點如下：</span></p><p>（1）FEM-DEM接觸界面力的輸出</p><p>（2）FEM-DEM耦合穿透如何解決</p><p>（3）DEM接觸力理論的理解</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202604/attachment/b74a5a63ecac444f85b59dfc96a5ff2f.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
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展開 LS-DYNA FEM-DEM 單軸壓縮實驗/參數(shù)標(biāo)定 ￥50
本貼為LS-DYNA中DEM的DE-BOND鍵參數(shù)標(biāo)定實驗。
DEM常用于離散介質(zhì)，如碎石、沙子等材料的模擬，也可以通過粘結(jié)模型對脆性材料的斷裂與破碎行為進(jìn)行研究，由于粘結(jié)鍵的參數(shù)無法通過宏觀的力學(xué)性能測試直接得出，因此，在LS-DYNA中使用粘結(jié)模型需要對參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。本貼通過FEM與DEM耦合的方法，通過無側(cè)限單軸抗壓強(qiáng)度實驗對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試。
接觸力記錄。
本貼的付費部分提供FEM-DEM單軸實驗參考模型。
研討會 | LS-DYNA中離散單元法以及粒子爆破法的使用
內(nèi)容
1、Particle blast method(PBM)簡介
2、Discrete element method (DEM) 簡介
3、DEM 建模及PBM設(shè)置
4、基于DEM 和PBM 的混凝土圓柱破碎模擬和塊度分析
5、延時爆破引起的破碎和振動分析---基于耦合的DEM-FEM-PBM 模型
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LSDYNA截齒破巖（FEM轉(zhuǎn)化DEM) ￥251
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【FEM-DEM耦合】包裝袋填充-切割一體化生產(chǎn)線Abaqus建模
本文承接上篇，將對包裝袋生產(chǎn)線仿真涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行講解，以便在模型中實現(xiàn)間歇式顆粒填充、包裝袋切割與連續(xù)運輸，該數(shù)值模型基于Abaqus/Explicit搭建，對工程中包裝袋生產(chǎn)線設(shè)備的運行參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)價值。
建模過程中需要解決的關(guān)鍵問題是如何封口、填裝和切割，以及怎樣實現(xiàn)這三個動作的連貫、協(xié)調(diào)，首先對模型涉及的主要部件進(jìn)行建模和裝配：
塑料袋的原料為筒狀可變形Shell部件，此模型中建立了切割后大致8個塑料袋的長度的筒料。
封口機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)、滑道均為離散剛體。
運輸帶為解析剛體，裝配時需保證運輸方向為其拉伸方向，實現(xiàn)無限運輸。
模型部件與裝配效果
封口
在實際生產(chǎn)線中，可以通過熱壓或超聲波進(jìn)行封口，模型中不必從機(jī)理上對此過程進(jìn)行建模仿真，只要求封住袋子兩端，確保填充物不流出。Abaqus里面適合采用cohesive contact或無分離接觸來實現(xiàn)封口，我們使用后者，這樣筒料被封口機(jī)構(gòu)壓緊之后，其內(nèi)部相互接觸的表面可以實現(xiàn)不再分離。
填裝
粒子生成器被用作實現(xiàn)顆粒產(chǎn)品的填裝，控制顆粒產(chǎn)生的幅值函數(shù)一共有兩個：流速與單位面積的質(zhì)量流率，顆粒出口面積一定的情況下，我們可以通過協(xié)調(diào)二者的數(shù)值關(guān)系，再結(jié)合顆粒直徑等參數(shù)，以確保粒子生成器在指定的時間段內(nèi)產(chǎn)生一定數(shù)目的顆粒。本模型中，在0.5秒的填充時間內(nèi)，已完成包裝的袋子內(nèi)分別生成了83、82、83、82、81
展開 LS-DYNA應(yīng)用——巖板鉆孔FEM-DEM模型 ￥50
</p><p>鉆頭為剛性，巖板為DEM建模，抗壓強(qiáng)度約為80MPa。</p><p>本案例完全采用lsprepost建模。</p><p>注意：穩(wěn)定計算需要R14以上求解器。</p><p>如需建模過程，請私信。</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202507/attachment/4bca5f80210c4d2ebf3463dcc40a7e49.jpg" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/4bca5f80210c4d2ebf3463dcc40a7e49.jpg" style="" width="683" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/4bca5f80210c4d2ebf3463dcc40a7e49.jpg?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/4bca5f80210c4d2ebf3463dcc40a7e49.jpg?
展開 LS-DYNA磨料水射流旋轉(zhuǎn)靶切割（SPH-DEM-FEM) ￥500
<p>基于LS-DYNA軟件，磨料采用DEM、水采用SPH、靶材采用FEM、</p><p>采用無限注射磨料水射流，靶材為恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png?
展開 LS-DYNA SPH-DEM-FEM耦合移動磨料水射流切割+噴頭磨損預(yù)測 ￥350
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ABAQUS中DEM顆粒建模
近期很多人私信我用ABAQUS軟件模擬土塊堆積，需要用到顆粒DEM和FEM聯(lián)合仿真，本期進(jìn)行顆粒建模過程展示。
1.CAE建模
構(gòu)建一個正方體部件，將其裝配并劃分網(wǎng)格
顆粒是在網(wǎng)格節(jié)點處生成，網(wǎng)格布種大小要大于顆粒直徑，防止粒子干涉
單元類型為C3D8R單元
2.修改inp文件
將C3D8R單元類型改為pd3d單元
**賦予顆粒屬性
*Discrete Section, elset=顆粒集合名稱, density=顆粒密度, alpha=顆粒阻尼
顆粒半徑
**定義顆粒表面
*Surface, name=顆粒表面名稱
裝配后部件名稱.顆粒集合名稱,
**定義顆粒接觸
（1）法向接觸
（2）切向接觸
參與計算的顆粒均為解析剛體，因此增量步需為固定增量步。
重要的是C3D8R單元轉(zhuǎn)換為pd3d單元
inp文件中最大單元節(jié)點編號為1331，生成粒子數(shù)為1331個
在excel中編輯
按此規(guī)律依次排列到1331，1331
將其復(fù)制替換原來的網(wǎng)格單元即可
展開 LS-DYNA高級應(yīng)用——近爆作用鋼筋混凝土破壞模擬 S-ALE-FEM-DEM模型 ￥100
本案例為LS-DYNA高級應(yīng)用，使用S-ALE-FEM-DEM耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態(tài)破壞及碎片云形成過程。
與FEM-SPH自適應(yīng)轉(zhuǎn)化相似，失效后的單元轉(zhuǎn)為DEM粒子，模擬碎片云。
本案例完全由lsprepost建模。
如需詳細(xì)建模過程，請私信。
【分形虎鉗】這個100年前的工具，絕對是天才設(shè)計！
克拉尼板DEM-FEM耦合模擬
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Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真
Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真 ￥389
仿真采用Abaqus DEM-FEM耦合模型，分為兩個部分，第一部分顆粒填充，獲得跌落前包裝袋的初始狀態(tài)；第二部分跌落仿真，計算包裝袋跌落的動態(tài)響應(yīng)。
☆☆☆1☆☆☆-顆粒填充
為了得到跌落前包裝袋內(nèi)的顆粒分布、裝料后的薄膜構(gòu)型與應(yīng)力狀態(tài)，先進(jìn)行顆粒的填充模擬，顆粒半徑5mm，填充速率1m/s，噴口噴完顆粒，模型達(dá)到重力下的平衡之后，動能接近于零，結(jié)束仿真。
包裝袋應(yīng)力
包裝袋變形與顆粒分布
☆☆☆2☆☆☆-跌落仿真
新建一個模型，用于包裝袋的跌落仿真，通過Part→Import導(dǎo)入顆粒填充模型的odb文件，得到變形后的包裝袋與填充顆粒，顆粒節(jié)點坐標(biāo)在界面下可以顯示，但是其截面屬性、接觸定義要在輸出的inp文件里編輯。
包裝袋損傷與開裂位置
計算結(jié)果表明，由于顆粒團(tuán)受到?jīng)_擊之后的橫向流動效應(yīng)，袋子底部是應(yīng)力水平比較高的區(qū)域，其中四個角為應(yīng)力集中比較嚴(yán)重的位置，容易成為開裂起始點，開裂之后，袋子被顆粒的橫向流動撕裂。
包裝袋跌落過程應(yīng)力-主視圖
包裝袋跌落過程應(yīng)力-后視圖
跌落過程中提取到的地面法向接觸力有2個峰值，分別對應(yīng)破裂前包裝袋的整體沖擊（峰值高，持續(xù)時間短）、和破裂后的顆粒二次沖擊（峰值低，持續(xù)時間稍長）；隨著顆粒的流出，接觸面積逐漸增大。
地面法向接觸力與接觸面積
☆☆☆3☆☆☆-Color Code渲染
最后，使用Abaqus自帶的Color Code對模型進(jìn)行渲染，并另存為Marco，可以自己命名，保存到當(dāng)前工作路徑下，下次打開模型可以直接運行渲染。另外，平時工作時，對于一些重復(fù)性的界面操作，也能錄制一下Macro，需要時調(diào)用，提高效率。
展開 國內(nèi)鋰電池CAE仿真軟件的突破口
求解方法方面注重運用新的求解方法，并將多種數(shù)值算法結(jié)合起來，比如LBM、DEM、FEM和FVM 結(jié)合起來，并注重數(shù)值計算方法和工程實際業(yè)務(wù)場景深度結(jié)合。同時工業(yè)仿真軟件需要權(quán)衡精度和效率，這就需要恰當(dāng)?shù)厥褂媒惦A模型、伽遼金投影法、時間離散方法如龍格－庫塔法（Runge-Kutta methods）等計算方法，盡可能確保在不損失仿真精度的情況下提高計算效率。
除了理論模型和數(shù)值算法，仿真軟件還需要注重工程經(jīng)驗的積累，特別是對于電池這一非線性的復(fù)雜系統(tǒng)來說。因此，國內(nèi)鋰電池CAE軟件公司一方面需要在產(chǎn)品功能上加強(qiáng)與實驗測試數(shù)據(jù)的結(jié)合，為設(shè)計和仿真人員提供更便捷的仿真服務(wù)。這里具體來說，電池仿真通常需要大量參數(shù)輸入，部分參數(shù)需要標(biāo)定和實驗以及文獻(xiàn)參考得來，如果積累了大量的測試數(shù)據(jù)，就可以提供一個豐富的數(shù)據(jù)庫，更加方便快捷提供模擬仿真所需參數(shù)，避免因為仿真人員標(biāo)定出現(xiàn)問題帶來較大的偏差，進(jìn)一步縮短設(shè)計驗證周期。
另一方面，國內(nèi)鋰電池CAE軟件公司需要注重加強(qiáng)與電池企業(yè)的合作，更好地積累測試和實際制造的數(shù)據(jù)，以此優(yōu)化仿真軟件性能，更好地實現(xiàn)設(shè)計仿真與制造工藝協(xié)同。總之，要充分利用好我國掌握鋰電全產(chǎn)業(yè)鏈這一龐大制造規(guī)模的優(yōu)勢，因為海量測試和制造數(shù)據(jù)中蘊藏著巨大的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，利用好這些數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有利于國內(nèi)鋰電池CAE軟件公司加速發(fā)展起來。
綜合本文前述內(nèi)容，鋰電池仿真軟件的突破，要實現(xiàn)多尺度、多物理場、全生命周期的仿真服務(wù)，同時要利用好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，將電池的設(shè)計、仿真、制造以及使用過程中產(chǎn)生的海量工藝技術(shù)、工況數(shù)據(jù)形成數(shù)字化資產(chǎn)。
鋰電池仿真軟件不僅僅擔(dān)負(fù)著仿真驅(qū)動正向設(shè)計的功能，也是推動整體鋰電池領(lǐng)域研發(fā)數(shù)字化進(jìn)程的重要力量。由獨立于上下游企業(yè)主體的第三方軟件公司驅(qū)動行業(yè)研發(fā)數(shù)字化、通過標(biāo)準(zhǔn)的流程、功能完善的仿真平臺帶動，實現(xiàn)上下游研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同。
展開 技術(shù)鄰周報 第6期：XFEM/復(fù)合材料/Abaqus/優(yōu)化設(shè)計/Python/彈塑性/Ansys...
13、【Abaqus DEM-FEM耦合】聲音能看得見嗎？Chladni Plate仿真模擬
作者：
USim
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1805822
18世紀(jì)，德國物理學(xué)家恩斯特·克拉尼（Ernst Chladni）在一塊金屬板上撒上沙子，然后用小提琴弓弦拉動板子的邊緣，結(jié)果這些細(xì)沙自動的排列成非常有規(guī)律的圖案，拉動的位置不同，圖案的樣式也會發(fā)生變化，后來人們把這種圖案叫做克拉尼圖形（Chladni Patterns），這個就是我們討論的克拉尼板。
14、《Composite Structures》：XFEM+UDMGINI實現(xiàn)復(fù)合材料擴(kuò)展有限元分析
作者：
君莫-復(fù)合材料力學(xué)
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1805997
通常在做復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析時，多采用UMAT、VUMAT、USDFLD、VUSDFLD等子程序來實現(xiàn)失效理論和損傷演化方式在有限元中的集成。上述方法都是通過單元刪除或者單元剛度退化來表征裂紋的擴(kuò)展。且傳統(tǒng)的有限元方法（FEM）在處理這類問題時需要在局部對網(wǎng)格進(jìn)行極其細(xì)致的劃分。而擴(kuò)展有限元方法（XFEM）則可以打破這種局限性，在遇到應(yīng)力場或者局部應(yīng)力梯度較大的問題時，XFEM并不需要在某個特定的局部對網(wǎng)格進(jìn)行特殊的處理，也可以得到比較準(zhǔn)確的預(yù)測值。與此同時，XFEM還可以在沒有預(yù)制裂紋路徑的情況下，不需要重新劃分網(wǎng)格實現(xiàn)裂紋沿著任意路徑擴(kuò)展。
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