離散元軟件
關注創建者：匿名 創建時間：2022-07-04
離散元軟件的視頻教程
離散元軟件PFC基礎視頻教程（上）（附模型代碼）
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離散元軟件PFC基礎視頻教程（下）（附模型代碼）
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有限元-離散元耦合代碼MELODY計算案例
這個教程介紹了離散元-有限元耦合的多體無網格方法（Multibody ELement-free Open code for DYnamic simulation, MELODY）的基本操作和原理。 多體無網格方法相較于PFC、3DEC等通用離散元軟件，具有可模擬任意形狀顆粒，考慮有限大變形的優勢。
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離散元軟件的實例教程
Rocky離散元軟件
概述
離散元法（DEM）是一個相對較新的技術，用來模擬顆粒物料的流動，這些物料的類型包括沙子、礦石、谷物等。由于大多數的顆粒物料的流動難以用精確的連續性方程解決，離散元法通過模擬感興趣的系統中的每一個固體顆粒的運動，來避免這個問題。與連續方法相比，DEM的主要優勢是在粒子尺度上獲得信息。例如，當預測顆粒破碎時應用到每一個顆粒上的能量都必須要計算。DEM技術在很大程度上依賴于計算機能力和高效的現代并行編程技術，近年來隨著計算機技術的進步得到了很大的發展，DEM成為工程模擬中實用的工具。
Rocky是由Granular Dynamics International, LLC和Engineering Simulation and Scientific Software Company (ESSS)公司共同開發 的功能強大的DEM軟件包。它是一個共享內存的并行軟件，能夠快速解決顆粒動力學問題。
特色功能
在商業DEM軟件中，Rocky的獨特之處在于：
考慮了真正的非球形顆粒形狀
在不損失質量和體積的情況下模擬破碎的能力
能考慮磨損的邊界表面形狀變化的影響
粘性接觸和干接觸流變學
3D表面磨損修改
振動邊界
與ANSYS軟件集成
360°全景視角轉換
典型應用
該軟件首先在采礦工業中有大量的應用，目前也擴展到許多其它固體顆粒流動的問題中。
圖1 Rocky軟件中可用的顆粒形狀
Rocky具有幾個獨特的功能。首先，Rocky是根據實際的工程問題開發而來。用戶從軟件中得到的信息不僅僅包括漂亮的圖片和視頻，還包括對工程師來說一些非常重要的參數。這些參數包括運動機構的功率、切變和沖擊磨損、力、流速等。
展開 總的來說，有兩大類模擬途徑，一類途徑是基于光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡稱SPH), 這種途徑最典型的模擬軟件是Abaqus; 另一類途徑是基于離散元(Discrete Element Method, 簡稱DEM)，這種途徑在巖土工程領域最典型的軟件是PFC(PFC模型建立機制)。除此之外，在機械應用領域使用離散元原理開發的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2, 1.17G)。這個筆記簡要描述了Rocky的應用范圍。
2 Rocky應用領域
Rocky DEM是一個三維離散元DEM軟件，用來模擬一組顆粒如何與其他顆粒以及各種邊界進行互動，這些邊界可能代表的是輸送槽、磨坊、攪拌機、犁、織布機或其他類型的散體材料處理設備。與PFC的主要用途不同，Rocky主要應用在制造領域，盡管PFC也能做類似的模擬。Rocky的工程應用領域包括:
提高設備的壽命和容量
消除堵塞，皮帶和班輪穿刺
減少電力下降、灰塵和噪音
降低溢出和產品退化
增強混合，減少死區和隔離
評估擴展策略
預測力、扭矩和功耗
通過與 FEA 耦合分析結構載荷
通過與 CFD 耦合模擬流體顆粒相互作用
Rocky能夠與ANSYS進行聯合分析，例如CAD設計工具Ansys SpaceClaim，CFD工具Ansys Fluent，FEA工具Ansys Mechanical。
3 Rocky工作原理
離散元是一種預測散裝固體(bulk solid)行為的數值技術。散裝固體是一個大的固體顆粒的集合，又稱顆粒流介質。
展開 總的來說，有兩大類模擬途徑，一類途徑是基于光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡稱SPH), 例如計算軟件Abaqus; 另一類途徑是基于離散元(Discrete Element Method, 簡稱DEM)原理，這種途徑在巖土工程領域最典型的軟件是Itasca的PFC。除此之外，在機械應用領域使用離散元原理開發的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2,1.17G)。
這個筆記是對【基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 4.5.2】一文的更新與補充。Rocky初始是由Granular Dynamics International, LLC和Engineering Simulation and Scientific Software Company(ESSS)共同開發的基于離散元原理的軟件，用來解決顆粒流的動力學問題。盡管現在Rocky是ANSYS的一部分，但仍然可以獨立安裝，不過版本號已經與ANSYS銜接在一起，最新版本為21.2.2 (11/16/2021)。
2 集成性能
現在Rocky與Ansys Fluent和Motion可以進行完全耦合，這種集成性能主要體現在以下幾個方面：
(1) Rocky與Fluent耦合模擬流體顆粒相互作用，允許在Fluent中使用更大的時步，從而可以在不犧牲精度的情況下加快計算速度。
(2) 求解器Solver功能擴展了傳熱、破碎、幾何磨損等自定義模型的支持范圍，用戶可以自己自定義切向力或沖擊能量模型。
展開 EDEM離散元分析螺旋卸船機輸送物料過程
EDEM離散元軟件能夠對散料顆粒進行建模，通過分析物料與物料之間、物料與設備之間的相互作用行為，直觀觀察輸送機內部物料的填充和流動，評估螺旋卸船機的輸送效率及設備磨損情況，從而對結構進行優化設計。
下面用一個案例來講解。
案例背景：水平-垂直組合螺旋卸船機，螺旋體外直徑在200到400mm之間，轉速在50到100rpm之間，運輸物料為小顆粒水泥。
螺旋卸船機在EDEM離散元中的仿真模擬
螺旋體的磨損分析
EDEM軟件中的磨損模型能夠識別設備的磨損區域和磨損深度，這為我們預測設備使用壽命和后期維護提供了良好的依據，保證了設備作業效率和安全性。
下圖展示的是螺旋輸送機中垂直螺旋體和水平螺旋體的法向沖擊磨損著色圖。
垂直螺旋體
由圖可以看出藍色表示磨損最輕，紅色表示磨損最嚴重。
垂直螺旋體最主要的磨損區域集中在最下端的葉片和中心軸處，通體磨損產生于葉片最外圍。可以清晰地看出葉片的磨損主要集中在進料口，磨損的主要分布在葉片的邊緣處。
垂直螺旋體在EDEM中的磨損分析
水平螺旋體
水平螺旋體的磨損較垂直螺旋體少，且多集中于葉片外側和管壁下方。物料會沿著重力方向堆積在管壁下面，磨損嚴重的地方集中在接料口的軸上。
水平螺旋體在EDEM中的磨損分析
螺旋輸送效率分析
在EDEM軟件添加虛擬質量流量傳感器，用以測量和評估螺旋卸船機的輸送效率，同時可以直觀地觀察到物料在螺旋體中的分布情況。
通過改變螺旋轉速、填充率、螺旋直徑、螺距等，分析各參數變量對螺旋卸船機輸送量的影響。
展開 研究發現，底流管直徑與進料流速之間存在顯著的交互影響效應，這一重要結論正是基于 DEMms 軟件對顆粒運動的高精度模擬與數據分析得出。
?技術拓展前景，賦能多領域研究創新
當前研究成果僅是DEMms軟件技術應用的開端。隨著VOF - RSM - DEM 雙向耦合數值方法的持續優化，軟件將在更復雜幾何結構與操作參數的水力旋流器研究中發揮重要作用。其技術應用領域也將不斷拓展。
在礦物加工中的細顆粒分級、煤炭開采中的固液分離、生物技術中的細胞分選，以及環境工程中的污染物去除等場景，DEMms 軟件的高精度模擬能力有望為相關研究與工程實踐提供全新的技術思路與解決方案。
積鼎離散元多尺度模擬軟件DEMms
由中科院過程所開發，投入工程應用十余年，完成工業級項目近100項
可處理非球形和變形等復雜顆粒，以及多相傳遞反應耦合等復雜過程
可實現萬核以上大規模異構并行計算，計算顆粒數可超十億級，對應的物理顆粒數超萬億級
計算規模與并行效率顯著高于同類型主流商業軟件，具備長時間或準實時模擬多相流工業設備的能力
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在工業4.0與智能制造轉型的關鍵時期，MARC系列作為全球領先的高級非線性有限元分析平臺，已成為企業實現研發數字化、提升產品競爭力的核心技術工具。本文將全面解析MARC的核心功能、技術優勢及其在高端制造、新能源、醫療器械等領域的深度應用，為您展現如何通過先進的仿真技術降低研發成本、縮短產品上市周期。
一、MARC產品核心技術優勢
1. 全面的非線性分析能力
MARC提供業內領先的非線性求解技術
借助快速精準的網格劃分工具，簡化仿真流程
面對如今復雜的設計挑戰，機械工程師需要手頭有一套靈活可靠、易用且功能全面的工具。這類工具不僅要能幫助工程師快速理解并解決復雜技術問題，還需具備強大的可視化能力，方便他們溝通想法、推進方案落地；同時，工具應能自動處理繁瑣、耗時且重復性高的工作，讓工程師得以專注于創新設計。
下面我們來看看，Altair? HyperMesh?
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一、最密堆積問題的起源和發展
堆積問題在生活中隨處可見，人們試圖尋找可以在最小空間內堆放更多物品的方式，因而最密堆積問題在很早之前就引起了數學家和物理學家的思考。
早在1611年，著名的天體物理學家開普勒關于球體最密堆積方式的猜想就已被提出。按照開普勒猜想，對于大小相等球體，在所有堆積方式中“面心立方最密堆積”和“六方最密堆積”是最密集的堆積方式，二維空間堆積密度為
但這樣的結果在當時并沒有詳細的證明以說明其正確性
c、與離散元軟件DEMms耦合
在多物理場耦合數值方法及 CFD-DEM 單向耦合解析的基礎上，針對紅細胞與血流場的相互作用，雖正常生理狀態下紅細胞體積分數為 35%~50%，屬于高濃度顆粒體系，二者相互作用具有強耦合特性，但為演示單向耦合，特設計如下測試算例。
該測試算例的核心是對紅細胞相關參數進行特殊設定，以滿足單向耦合的適用條件。
c、與離散元軟件DEMms耦合
在多物理場耦合數值方法及 CFD-DEM 單向耦合解析的基礎上，針對紅細胞與血流場的相互作用，雖正常生理狀態下紅細胞體積分數為 35%~50%，屬于高濃度顆粒體系，二者相互作用具有強耦合特性，但為演示單向耦合，特設計如下測試算例。
該測試算例的核心是對紅細胞相關參數進行特殊設定，以滿足單向耦合的適用條件。
<p> Ansys Rocky 是一款行業領先的離散單元法（DEM）軟件，主要用于模擬顆粒和不連續材料的運動，可快速準確地模擬顆粒流，在多個工業領域有著廣泛應用。可應用于石油和天然氣、農業、制藥、采礦等多個行業，用于模擬輸送機 chute、磨機、混合器等物料處理設備中的顆粒流動行為，幫助工程師優化設備設計，提高工藝效率，降低成本。例如，Sub-Zero
離散仿真技術 (DEM) 賦能食品和飲料生產工藝
線上會議 2025 年 7 月 2 日
參會了解如何利用顆粒材料仿真優化食品加工流程。
食品制造行業面臨諸多挑戰。企業需要在保持競爭力的同時不斷創新，以滿足消費者需求，確保產品高質量并控制成本。仿真在應對這些挑戰方面發揮著關鍵作用，越來越多的工程師和科研人員開始使用仿真手段來優化流程、提升運營效率
創新算法架構，實現顆粒運動精準建模
DEMms 軟件基于離散元法構建核心算法體系，深度融合牛頓第二定律與歐拉第二運動定律，為顆粒的平移與旋轉運動提供精確的動力學描述。在顆粒與流體、顆粒與顆粒及壁面的交互過程中，軟件通過多物理場耦合算法，實現對曳力、升力、碰撞力等復雜作用力的實時計算。
本文演示了如何在Abaqus中使用離散元方法（DEM）分析攪拌機中不同顆粒介質的混合。
應用描述?
旋轉滾筒攪拌機和滾筒磨機用于礦石和顆粒材料的研磨、混合和干燥。此類應用可見于采礦等廣泛的工業領域。包括顆粒的形狀、大小、密度和接觸剛度；摩擦；顆粒間的粘附力；旋轉速度；以及滾筒軸的傾斜度在內的多個因素會影響在給定時間內所能達到的混合水平。這些因素也會影響操作混合器所需的能量量。離散元方法
