離散元軟件的案例
Rocky離散元軟件
Rocky離散元軟件
概述
離散元法（DEM）是一個(gè)相對(duì)較新的技術(shù)，用來模擬顆粒物料的流動(dòng)，這些物料的類型包括沙子、礦石、谷物等。由于大多數(shù)的顆粒物料的流動(dòng)難以用精確的連續(xù)性方程解決，離散元法通過模擬感興趣的系統(tǒng)中的每一個(gè)固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，來避免這個(gè)問題。與連續(xù)方法相比，DEM的主要優(yōu)勢(shì)是在粒子尺度上獲得信息。例如，當(dāng)預(yù)測(cè)顆粒破碎時(shí)應(yīng)用到每一個(gè)顆粒上的能量都必須要計(jì)算。DEM技術(shù)在很大程度上依賴于計(jì)算機(jī)能力和高效的現(xiàn)代并行編程技術(shù)，近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步得到了很大的發(fā)展，DEM成為工程模擬中實(shí)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(fā) 的功能強(qiáng)大的DEM軟件包。它是一個(gè)共享內(nèi)存的并行軟件，能夠快速解決顆粒動(dòng)力學(xué)問題。
特色功能
在商業(yè)DEM軟件中，Rocky的獨(dú)特之處在于：
考慮了真正的非球形顆粒形狀
在不損失質(zhì)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(xué)
3D表面磨損修改
振動(dòng)邊界
與ANSYS軟件集成
360°全景視角轉(zhuǎn)換
典型應(yīng)用
該軟件首先在采礦工業(yè)中有大量的應(yīng)用，目前也擴(kuò)展到許多其它固體顆粒流動(dòng)的問題中。
圖1 Rocky軟件中可用的顆粒形狀
Rocky具有幾個(gè)獨(dú)特的功能。首先，Rocky是根據(jù)實(shí)際的工程問題開發(fā)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(duì)工程師來說一些非常重要的參數(shù)。這些參數(shù)包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率、切變和沖擊磨損、力、流速等。
展開 基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 4.5.2
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(dòng)力學(xué)(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡(jiǎn)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(jiǎn)稱DEM)，這種途徑在巖土工程領(lǐng)域最典型的軟件是PFC(PFC模型建立機(jī)制)。除此之外，在機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域使用離散元原理開發(fā)的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2, 1.17G)。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要描述了Rocky的應(yīng)用范圍。
2 Rocky應(yīng)用領(lǐng)域
Rocky DEM是一個(gè)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(jìn)行互動(dòng)，這些邊界可能代表的是輸送槽、磨坊、攪拌機(jī)、犁、織布機(jī)或其他類型的散體材料處理設(shè)備。與PFC的主要用途不同，Rocky主要應(yīng)用在制造領(lǐng)域，盡管PFC也能做類似的模擬。Rocky的工程應(yīng)用領(lǐng)域包括:
提高設(shè)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(chǎn)品退化
增強(qiáng)混合，減少死區(qū)和隔離
評(píng)估擴(kuò)展策略
預(yù)測(cè)力、扭矩和功耗
通過與 FEA 耦合分析結(jié)構(gòu)載荷
通過與 CFD 耦合模擬流體顆粒相互作用
Rocky能夠與ANSYS進(jìn)行聯(lián)合分析，例如CAD設(shè)計(jì)工具Ansys SpaceClaim，CFD工具Ansys Fluent，F(xiàn)EA工具Ansys Mechanical。
3 Rocky工作原理
離散元是一種預(yù)測(cè)散裝固體(bulk solid)行為的數(shù)值技術(shù)。散裝固體是一個(gè)大的固體顆粒的集合，又稱顆粒流介質(zhì)。
展開 Update---基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 2021.R2.2
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(dòng)力學(xué)(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡(jiǎn)稱SPH), 例如計(jì)算軟件Abaqus; 另一類途徑是基于離散元(Discrete Element Method, 簡(jiǎn)稱DEM)原理，這種途徑在巖土工程領(lǐng)域最典型的軟件是Itasca的PFC。除此之外，在機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域使用離散元原理開發(fā)的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2,1.17G)。
這個(gè)筆記是對(duì)【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(bǔ)充。Rocky初始是由Granular Dynamics International, LLC和Engineering Simulation and Scientific Software Company(ESSS)共同開發(fā)的基于離散元原理的軟件，用來解決顆粒流的動(dòng)力學(xué)問題。盡管現(xiàn)在Rocky是ANSYS的一部分，但仍然可以獨(dú)立安裝，不過版本號(hào)已經(jīng)與ANSYS銜接在一起，最新版本為21.2.2 (11/16/2021)。
2 集成性能
現(xiàn)在Rocky與Ansys Fluent和Motion可以進(jìn)行完全耦合，這種集成性能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)步，從而可以在不犧牲精度的情況下加快計(jì)算速度。
(2) 求解器Solver功能擴(kuò)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 【案例分享】螺旋卸船機(jī)離散元仿真分析
EDEM離散元分析螺旋卸船機(jī)輸送物料過程
EDEM離散元軟件能夠?qū)ι⒘项w粒進(jìn)行建模，通過分析物料與物料之間、物料與設(shè)備之間的相互作用行為，直觀觀察輸送機(jī)內(nèi)部物料的填充和流動(dòng)，評(píng)估螺旋卸船機(jī)的輸送效率及設(shè)備磨損情況，從而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
下面用一個(gè)案例來講解。
案例背景：水平-垂直組合螺旋卸船機(jī)，螺旋體外直徑在200到400mm之間，轉(zhuǎn)速在50到100rpm之間，運(yùn)輸物料為小顆粒水泥。
螺旋卸船機(jī)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(shí)別設(shè)備的磨損區(qū)域和磨損深度，這為我們預(yù)測(cè)設(shè)備使用壽命和后期維護(hù)提供了良好的依據(jù)，保證了設(shè)備作業(yè)效率和安全性。
下圖展示的是螺旋輸送機(jī)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(lán)色表示磨損最輕，紅色表示磨損最嚴(yán)重。
垂直螺旋體最主要的磨損區(qū)域集中在最下端的葉片和中心軸處，通體磨損產(chǎn)生于葉片最外圍?？梢郧逦乜闯鋈~片的磨損主要集中在進(jìn)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(cè)和管壁下方。物料會(huì)沿著重力方向堆積在管壁下面，磨損嚴(yán)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(zhì)量流量傳感器，用以測(cè)量和評(píng)估螺旋卸船機(jī)的輸送效率，同時(shí)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(zhuǎn)速、填充率、螺旋直徑、螺距等，分析各參數(shù)變量對(duì)螺旋卸船機(jī)輸送量的影響。
展開 
基于離散元仿真軟件DEMms的雙錐水力旋流器-顆粒分離性能分析
研究發(fā)現(xiàn)，底流管直徑與進(jìn)料流速之間存在顯著的交互影響效應(yīng)，這一重要結(jié)論正是基于 DEMms 軟件對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的高精度模擬與數(shù)據(jù)分析得出。
?技術(shù)拓展前景，賦能多領(lǐng)域研究創(chuàng)新
當(dāng)前研究成果僅是DEMms軟件技術(shù)應(yīng)用的開端。隨著VOF - RSM - DEM 雙向耦合數(shù)值方法的持續(xù)優(yōu)化，軟件將在更復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)與操作參數(shù)的水力旋流器研究中發(fā)揮重要作用。其技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展。
在礦物加工中的細(xì)顆粒分級(jí)、煤炭開采中的固液分離、生物技術(shù)中的細(xì)胞分選，以及環(huán)境工程中的污染物去除等場(chǎng)景，DEMms 軟件的高精度模擬能力有望為相關(guān)研究與工程實(shí)踐提供全新的技術(shù)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(fā)，投入工程應(yīng)用十余年，完成工業(yè)級(jí)項(xiàng)目近100項(xiàng)
可處理非球形和變形等復(fù)雜顆粒，以及多相傳遞反應(yīng)耦合等復(fù)雜過程
可實(shí)現(xiàn)萬核以上大規(guī)模異構(gòu)并行計(jì)算，計(jì)算顆粒數(shù)可超十億級(jí)，對(duì)應(yīng)的物理顆粒數(shù)超萬億級(jí)
計(jì)算規(guī)模與并行效率顯著高于同類型主流商業(yè)軟件，具備長(zhǎng)時(shí)間或準(zhǔn)實(shí)時(shí)模擬多相流工業(yè)設(shè)備的能力
展開 快速了解離散元仿真軟件Altair EDEM（與多體/有限元/流體軟件實(shí)現(xiàn)耦合）
2019年11月7日，Altair（納斯達(dá)克股票代碼：ALTR）宣布收購(gòu)英國(guó)DEM Solutions公司，其旗下產(chǎn)品EDEM是散體物料仿真領(lǐng)域離散元方法(DEM)技術(shù)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。
EDEM可應(yīng)用于物料輸送、物料破碎、物料攪拌、物料裝卸、高爐布料、固體擠壓切割、藥粉混合等領(lǐng)域，包含如下幾方向：（1）混合與分離；（2） 收縮、斷裂及凝聚；（3）顆粒的損傷和磨損；（4）固-液流的條件；（5）機(jī)器部件對(duì)顆粒碰撞的力學(xué)反應(yīng)；（6） 腐蝕；（7）顆粒包裝和表面處理；（8）熱和質(zhì)量的傳遞；（9）化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；（10）沉降和顆粒從固-液體系中的去除；（11）危險(xiǎn)切料的處理；（12） 干-濕固體壓實(shí)；（13）粘性和理性力學(xué)；（14）膠體和玻璃體的行為。
目前對(duì)散體物料的研究主要使用離散元方法。離散元法（Discrete Element Method, 簡(jiǎn)稱 DEM）就是離散單元法，是指每個(gè)單元都是離散的，有獨(dú)立特性的，也就我們常見的顆粒狀物料。離散元法的核心思想就是在拉格朗日坐標(biāo)體系下，針對(duì)每個(gè)顆粒進(jìn)行檢索，計(jì)算由于接觸產(chǎn)生的力，再運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行計(jì)算顆粒的加速度/速度和位移的變化，進(jìn)而得到整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。
EDEM作為全球首個(gè)多用途離散單元法建模軟件，采用先進(jìn)的建模技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地建立煤塊、礦石、土壤、藥片等各類固體散料的模型，可用于工業(yè)生產(chǎn)中的顆粒處理及其制造設(shè)備的生產(chǎn)過程的仿真與分析。
用戶可以使用 EDEM 輕松快速地創(chuàng)建顆粒實(shí)體的參數(shù)化模型。為了反應(yīng)出實(shí)際顆粒的形狀，用戶還可以將 CAD實(shí)體模型直接導(dǎo)入EDEM ，這大大增加了其仿真的準(zhǔn)確性。
此外，也可以將力、材料和其他物理特征添加到 EDEM中，形成顆粒模型。這些特征可以保存到軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，以便用戶建立個(gè)性化的模型處理環(huán)境。
展開 Natural Hazards：用離散元法對(duì)近期發(fā)生的甘肅某滑坡進(jìn)行數(shù)值研究
利用二維離散元軟件MatDEM，分析了滑坡的變形行為和動(dòng)力學(xué)特征。在動(dòng)力分析中，考慮了滑坡的破壞過程、速度、位移、產(chǎn)熱和能量轉(zhuǎn)換。
【研究區(qū)域】
陳河村滑坡發(fā)生于北京時(shí)間2016年6月10日20:20 (UTC+8)，發(fā)生在中國(guó)甘肅省東鄉(xiāng)縣陳河村(圖1、圖2)附近的巴謝河左岸(35°34′40.43″N, 103°38′31.81″E)，巴謝河流域位于黃土高原西緣，與青藏高原東北緣相鄰。該區(qū)缺乏褶皺和裂縫，以亞水平地層為特征。
圖1 中國(guó)甘肅省巴謝河流域陳河村滑坡位置
圖2 a陳河村滑坡平面圖，b陳河村滑坡剖面圖
【研究方法】
利用MatDEM中的離散顆粒模擬技術(shù)對(duì)陳恩村滑坡的力學(xué)行為進(jìn)行了模擬。數(shù)值模擬的方法和技術(shù)方面總結(jié)如下。
這里使用的二維 DEM 基于晶格模型。在本研究中，DEM 由一系列具有相同半徑的六邊形且緊密堆積的離散單元組成。這些元件通過排斥-吸引力彈簧力相互作用，其中兩個(gè)元件之間的法向彈簧力 (Fn) 是法向剛度 (Kn) 和法向相對(duì)位移 (Xn) 的乘積。元素與其相鄰元素結(jié)合在一起，直到 Xn 超過斷裂圖3鉆孔的巖性地層測(cè)井（B01 和 B05）位移（Xb）；因此，鍵斷裂，兩個(gè)元素之間的張力變?yōu)?0。然而，當(dāng)它們從壓縮接觸中恢復(fù)時(shí)，排斥力仍然存在于它們之間。
在 DEM 系統(tǒng)中，為數(shù)值建模分析設(shè)置適當(dāng)?shù)牟牧蠀?shù)非常重要。
展開 離散元對(duì)加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
2.2 模擬分析
為了更好地了解干濕循環(huán)對(duì)加固尾砂微觀結(jié)構(gòu)變換影響規(guī)律,在簡(jiǎn)單物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,結(jié)合離散元軟件PFC2D進(jìn)行分析。根據(jù)真實(shí)尾砂試樣尺寸進(jìn)行建模,尾砂加固體模型邊界尺寸為高 H=80.0 mm、寬B=39.1 mm,軟件會(huì)根據(jù)輸入的建模數(shù)據(jù)建立好模型邊界,并根據(jù)試樣面積、顆粒直徑和顆粒級(jí)配分布概率,在模型邊界均勻的隨機(jī)生成若干顆粒。在模型顆粒生成之后,賦予模型參數(shù)(見表2),施加膠結(jié),生成模型和膠結(jié)如圖3所示。
圖3 尾砂模型
Fig.3 Tailings model
表2 模型建立參數(shù)
Table 2 Model establishment parameters
2.2.1 模型誤差分析
利用PFC2D調(diào)整不同參數(shù),以此對(duì)經(jīng)歷了不同循環(huán)次數(shù)加固尾砂進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)?zāi)M,并得出各狀態(tài)下的應(yīng)力峰值。并通過模擬得出的數(shù)據(jù)與實(shí)際三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,以實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),得出數(shù)值模擬與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的誤差,如表3所示。模擬選用圍壓為100 kPa時(shí)的尾砂模型為主要研究對(duì)象。
表3 模型峰值應(yīng)力及誤差
Table 3 Model peak stress and error
由表3所得與實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)所比較,其最大誤差為-1.21%,而大多數(shù)據(jù)偏差低于0.50%,數(shù)值模擬的峰值應(yīng)力誤差較小。因此可以使用離散元PFC2D進(jìn)行加固尾砂的三軸剪切模擬試驗(yàn)。
2.2.2 加固尾砂力鏈分析
如圖4(a)所示,加固尾砂未經(jīng)歷循環(huán)時(shí),加固尾砂內(nèi)部力鏈分布和力鏈粗細(xì)較均勻,僅在破壞面交點(diǎn)有少量粗力鏈。然而,在加固尾砂經(jīng)歷干濕循環(huán)后,加固尾砂顆粒間傳力和受力情況發(fā)生了改變,顆粒間傳力受力變得大,使得力鏈慢慢加粗,尤其在破壞面交點(diǎn)處,且粗力鏈產(chǎn)生區(qū)域也在增加。
展開 細(xì)談基于離散元法的往復(fù)振動(dòng)篩篩分效果研究
離散元法( Discrete Element Method，簡(jiǎn)稱DEM) 是20 世紀(jì)70 年代發(fā)展起來的一種求解與分析復(fù)雜離散系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和力學(xué)特性的高度非線性數(shù)值方法，在巖土工程和采礦工程等散體物料工程技術(shù)處理領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。目前，采用DEM 研究物料篩分逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，如國(guó)外的Li J等對(duì)物料顆粒在固定篩面上的篩分進(jìn)行了二維離散元模擬; Cleary P W等對(duì)定量球形顆粒在振動(dòng)篩面上的篩分行為進(jìn)行了二維模擬，研究了顆粒形狀對(duì)篩分效率的影響; 國(guó)內(nèi)趙躍民、焦紅光等較早地開展了振動(dòng)篩面上顆粒群的篩分過程DEM 模擬; 趙啦啦等采用三維DEM 分析了煤料顆粒流在篩分過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和篩分效率動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及入料顆粒粒度分布對(duì)篩分效率的影響; 童昕 等采用三維DEM 分析了不同篩分參數(shù)對(duì)篩分效率的影響，得到最佳篩分效率下對(duì)應(yīng)的篩分參數(shù); 李洪昌也進(jìn)行類似的研究工作，并采用流體力學(xué)和顆粒離散元耦合的方法模擬風(fēng)篩式清選裝置中物料在篩面上的運(yùn)動(dòng); 李菊等人采用三維DEM 進(jìn)行了谷物三維并聯(lián)振動(dòng)篩分分析。
篩分效率和篩上物輸送量是衡量振動(dòng)篩篩分效果的重要參數(shù)，二者往往互相制約。本文采用三維離散元軟件PFC3D 數(shù)值分析了往復(fù)振動(dòng)篩的振幅、振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向角和篩面傾角對(duì)篩分效率和篩上物輸送量的影響規(guī)律，為合理搭配工藝參數(shù)、完善物料顆粒篩分理論和研制新型篩分設(shè)備提供理論依據(jù)。
1 振動(dòng)篩的工作原理與簡(jiǎn)化模型
往復(fù)振動(dòng)篩以糧食加工行業(yè)常見的TQLZ 型往復(fù)振動(dòng)篩為研究對(duì)象，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其主要由篩體、橡膠彈簧、振動(dòng)電機(jī)、進(jìn)出料裝置、篩格和機(jī)架等部分組成。整個(gè)篩體由4 個(gè)橡膠彈簧支撐，2 臺(tái)振動(dòng)電機(jī)分別對(duì)稱安裝在篩箱質(zhì)心的兩側(cè)，篩箱內(nèi)安裝有上、下兩層篩格。
展開 基于離散元循環(huán)荷載作用下的邊坡穩(wěn)定性分析
20 世紀(jì)90 年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值計(jì)算方法在邊坡穩(wěn)定性研究中發(fā)揮了重要作用，很大程度上降低了地震模擬的難度，眾多學(xué)者先后應(yīng)用ANSYS，F(xiàn)LAC，Geostudio，PFC等數(shù)值軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性研究，取得了豐碩的成果。鄭穎人等利用ANSYS 建立了邊坡模型，模擬了邊坡開挖和加固工程。王偉興等結(jié)合工程實(shí)例，研究了應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合作用下的邊坡失穩(wěn)，并基于Geostudio 分析了多種水力梯度下的邊坡安全系數(shù)，運(yùn)用FLAC 分析了抬升塑性區(qū)的變化。王培濤等結(jié)合工程案例，基于顆粒流離散元法研究了邊坡開挖擾動(dòng)前后的變形行為，并計(jì)算了相應(yīng)的安全系數(shù)。丁辰等以層狀土邊坡為研究對(duì)象，通過模型試驗(yàn)與Geostudio 模擬結(jié)果的相互驗(yàn)證，提出了強(qiáng)降雨條件下層狀土邊坡的失穩(wěn)機(jī)制。周健等引入了強(qiáng)度折減法和重力增加法，運(yùn)用顆粒流離散元軟件分析了邊坡穩(wěn)定性，并對(duì)比了有限元法和條分法的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了顆粒流計(jì)算邊坡穩(wěn)定性的有效性。J.B.Wei 等通過無人機(jī)航拍技術(shù)獲取了三維地形數(shù)據(jù)，并借助PFC 模擬了滑坡啟動(dòng)，監(jiān)測(cè)出的顆粒位移及速度與邊坡實(shí)體基本一致，該項(xiàng)研究證明PFC 可作為模擬邊坡的有效手段。C.Shi 等運(yùn)用PFC 建立了軟化微力學(xué)接觸模型，研究了阻尼、應(yīng)變速率對(duì)地震滑坡的影響。
上述研究主要運(yùn)用顆粒流軟件分析了滑坡災(zāi)害。目前，大多數(shù)邊坡穩(wěn)定性研究往往只針對(duì)特定工程，受到了區(qū)域地質(zhì)條件、降水等因素的限制，形成的理論具有一定的局限性，加上不同區(qū)域的物源組成差異較大，相應(yīng)的細(xì)觀參數(shù)設(shè)計(jì)也存在諸多不同之處，因此很難對(duì)具有特殊氣候、地理地貌等特征的區(qū)域滑坡災(zāi)害形成客觀認(rèn)識(shí)。
展開 接巖土工程領(lǐng)域有限元、離散元代做，擅長(zhǎng)軟件abaqus，liggghts等
本碩985，巖土工程頂尖院校畢業(yè)不滿一年，工作較清閑，接代做，可直接私信或聯(lián)系qq1223558239
離散元軟件如何模擬最密堆積問題？
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三、DEMms軟件模擬顆粒最密堆積問題
顆粒、粉料的級(jí)配通常依賴經(jīng)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)手段解決，但以經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)形成的級(jí)配方案并不一定是最優(yōu)方案，且在材料、粒徑多樣的情況下會(huì)帶來高昂的實(shí)驗(yàn)成本。采用計(jì)算機(jī)仿真手段，可以有效輔助優(yōu)化顆粒級(jí)配模型，降低實(shí)驗(yàn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
基于介尺度結(jié)構(gòu)的粗?；Ｐ?與傳統(tǒng)粗粒化方法相比，DEMms的EMMS-DPM 方法在保證精度的同時(shí)，極大減少計(jì)算量，提高計(jì)算效率。
寬粒徑分布優(yōu)化
在處理寬粒徑分布的顆粒體系時(shí)，DEMms采用多重網(wǎng)格搜索和多重通訊算法，能夠優(yōu)化計(jì)算過程，內(nèi)存使用量降低一個(gè)量級(jí)，計(jì)算速度提升30%。
采用DEMms軟件，根據(jù)不同的顆粒配比輸入，可有效模擬顆粒堆積狀態(tài)，獲得顆粒體積分?jǐn)?shù)，助力工程技術(shù)人員在多種級(jí)配方案中快速篩選優(yōu)化方案。軟件模擬多種不同粒徑組合的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的平均體積分?jǐn)?shù)誤差小于2%。
展開 有限元與離散元。
目前世界上結(jié)構(gòu)計(jì)算方法一般分為有限元（FEM finite element method）、離散元（DEM discrete element method）、還有邊界元(EEM)。
離散元方法是由分析離散單元的塊間接觸入手找出其接觸的本構(gòu)關(guān)系建立接觸的物理力學(xué)模型并根據(jù)牛頓第二定律對(duì)非連續(xù)、離散的單元進(jìn)行模擬仿真。而有限元方法是將介質(zhì)復(fù)雜幾何區(qū)域離散為具有簡(jiǎn)單幾何形狀的單元通過單元集成、外載和約束條件的處理得到方程組再求解該方程組就可以得到該介質(zhì)行為的近似表達(dá)。
離散元方法的基本概念
離散元方法也被稱為散體單元法，最早是1971年由Cundall 提出的一種不連續(xù)數(shù)值方法模型離散元理論是由分析離散單元的塊間接觸入手找出其接觸的本構(gòu)關(guān)系建立接觸的物理力學(xué)模型并根據(jù)牛頓第二定律建立力、加速度、速度 及其位移之間的關(guān)系對(duì)非連續(xù)、離散的單元進(jìn)行模擬仿真。
離散元法是專門用來解決不連續(xù)介質(zhì)問題的數(shù)值模擬方法。該方法把節(jié)理巖體視為由離散的巖塊和巖塊間的節(jié)理面所組成,允許巖塊平移、轉(zhuǎn)動(dòng)和變形,而節(jié)理面可被壓縮、分離或滑動(dòng)。因此,巖體被看作一種不連續(xù)的離散介質(zhì)。其內(nèi)部可存在大位移、旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)乃至塊體的分離,從而可以較真實(shí)地模擬節(jié)理巖體中的非線性大變形特征。離散元法的一般求解過程為:將求解空間離散為離散元單元陣,并根據(jù)實(shí)際問題用合理的連接元件將相鄰兩單元連接起來;單元間相對(duì)位移是基本變量,由力與相對(duì)位移的關(guān)系可得到兩單元間法向和切向的作用力;對(duì)單元在各個(gè)方向上與其它單元間的作用力以及其它物理場(chǎng)對(duì)單元作用所引起的外力求合力和合力矩,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律可以求得單元的加速度;對(duì)其進(jìn)行時(shí)間積分,進(jìn)而得到單元的速度和位移。從而得到所有單元在任意時(shí)刻的速度、加速度、角速度、線位移和轉(zhuǎn)角等物理量。
展開 “離散元數(shù)值模擬仿真技術(shù)與應(yīng)用”系列專題
三、培訓(xùn)大綱:
“PFC離散元仿真核心技術(shù)與應(yīng)用”專題培訓(xùn)大綱
課 程
內(nèi) 容
理論基礎(chǔ)及PFC入門
1 巖土工程數(shù)值模擬方法概述
1.1基于網(wǎng)格的模擬方法（有限元、有限差分、大變形處理CEL、ALE、XFEM）
1.2基于點(diǎn)的模擬方法（離散單元法DEM、光滑粒子流方法SPH、物質(zhì)點(diǎn)法MPM）
1.3基于塊體的模擬方法
2 離散元與PFC軟件操作
2.1 離散元的基本原理（計(jì)算原理、宏觀參量與微觀參量的關(guān)系）
2.2 PFC軟件界面操作
2.3文件系統(tǒng)
2.4顯示控制
2.5幫助文檔的使用
FISH、PYTHON語言及COMMAND命令
3 PFC軟件的計(jì)算控制方法
3.1 PFC計(jì)算控制的語言邏輯
3.2 FISH語言（基本語法、函數(shù)定義與調(diào)用、創(chuàng)建模型、控制模擬過程、處理模擬結(jié)果、FISH Callback操作等）
3.3 COMMAND命令（命令結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建模型、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與繪圖、控制模擬過程、求解控制、狀態(tài)查詢、與FISH語言的混合使用等）
3.4 PYTHON語言（基本語法、Numpy庫(kù)的使用、接口的使用等）
離散元模擬方法
4 離散元模擬方法
4.1離散元數(shù)值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場(chǎng)地）模型生成方法
4.1.3連續(xù)—非連續(xù)耦合模型生成方法
4.1.4復(fù)雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數(shù)標(biāo)定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個(gè)內(nèi)置模型
4.2.2接觸模型參數(shù)的標(biāo)定方法與參數(shù)意義—以膠結(jié)顆粒材料
展開 離散元數(shù)值模擬系列—【PFC】-【3Dec】
理論基礎(chǔ)及PFC入門
1 巖土工程數(shù)值模擬方法概述
1.1基于網(wǎng)格的模擬方法（有限元、有限差分、大變形處理CEL、ALE、XFEM）
1.2基于點(diǎn)的模擬方法（離散單元法DEM、光滑粒子流方法SPH、物質(zhì)點(diǎn)法MPM）
1.3基于塊體的模擬方法
2 離散元與PFC軟件操作
2.1 離散元的基本原理（計(jì)算原理、宏觀參量與微觀參量的關(guān)系）
2.2 PFC軟件界面操作
2.3文件系統(tǒng)
2.4顯示控制
2.5幫助文檔的使用
FISH、PYTHON語言及COMMAND命令
3 PFC軟件的計(jì)算控制方法
3.1 PFC計(jì)算控制的語言邏輯
3.2 FISH語言（基本語法、函數(shù)定義與調(diào)用、創(chuàng)建模型、控制模擬過程、處理模擬結(jié)果、FISH Callback操作等）
3.3 COMMAND命令（命令結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建模型、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與繪圖、控制模擬過程、求解控制、狀態(tài)查詢、與FISH語言的混合使用等）
3.4 PYTHON語言（基本語法、Numpy庫(kù)的使用、接口的使用等）
離散元模擬方法
4 離散元模擬方法
4.1離散元數(shù)值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場(chǎng)地）模型生成方法
4.1.3連續(xù)—非連續(xù)耦合模型生成方法
4.1.4復(fù)雜顆粒形狀的模擬方法
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