FEM-DEM的案例
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耦合算法構建剛體彈體侵徹砂土，其中砂土采用DEM構建，彈體采用FEM構建，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/參數標定 ￥50
本貼為LS-DYNA中DEM的DE-BOND鍵參數標定實驗。
DEM常用于離散介質，如碎石、沙子等材料的模擬，也可以通過粘結模型對脆性材料的斷裂與破碎行為進行研究，由于粘結鍵的參數無法通過宏觀的力學性能測試直接得出，因此，在LS-DYNA中使用粘結模型需要對參數進行標定。本貼通過FEM與DEM耦合的方法，通過無側限單軸抗壓強度實驗對相關參數進行測試。
接觸力記錄。
本貼的付費部分提供FEM-DEM單軸實驗參考模型。
LS-DYNA高級應用——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高級應用，使用S-ALE-FEM-DEM耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態破壞及碎片云形成過程。
與FEM-SPH自適應轉化相似，失效后的單元轉為DEM粒子，模擬碎片云。
本案例完全由lsprepost建模。
如需詳細建模過程，請私信。
LSDYNA截齒破巖（FEM轉化DEM) ￥251
[圖片]
LS-DYNA應用——巖板鉆孔FEM-DEM模型 ￥50
</p><p>鉆頭為剛性，巖板為DEM建模，抗壓強度約為80MPa。</p><p>本案例完全采用lsprepost建模。</p><p>注意：穩定計算需要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">
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展開 LS-DYNA磨料水射流旋轉靶切割（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，靶材為恒定轉速旋轉狀態</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+噴頭磨損預測 ￥350
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/3abaf5acd11f42918973b6305ef400cd.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/3abaf5acd11f42918973b6305ef400cd.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/3abaf5acd11f42918973b6305ef400cd.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/3abaf5acd11f42918973b6305ef400cd.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/3abaf5acd11f42918973b6305ef400cd.png"></figure>
</figure><p><br></p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable
展開 【Abaqus DEM-FEM耦合】聲音能看得見嗎？Chladni Plate仿真模擬 ￥599
顯式動力學
假設你想要復現整個過程，沙粒的運動與接觸就必須考慮在內了，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求解器進行DEM-FEM耦合分析才能解決。
我們現在以一個300×300mm的金屬板為例，首先用模態分析計算出板子固有頻率5000Hz以內的各階模態，下面是其中的一部分的計算結果。
金屬板的部分低頻和高頻振動模態
然后忽略顆粒，用一個501Hz的激振力，使金屬板振動起來，模態動力學計算結果表明，板子穩定之后的振動形態與該階模態的振型一致。
金屬板模態動力學
最后，是我們的DEM-FEM顯式動力學模型，為了考察整個動力學過程，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，顆粒出現了有規律的重新分布。
克拉尼板定頻激振
通過顆粒的速度矢量圖可以看出，靠近模態振型節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，停在節線附近，顆粒整體上呈現出結構的模態振型。
顆粒速度矢量圖
第二個工況更加復雜，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
結果表明，顆粒分布首先呈現出了384Hz的振動模態，隨著激振力的頻率發生變化，逐漸過渡到501Hz的振動模態。
克拉尼板變頻激振
因為DEM-FEM模型計算量非常大，所以顆粒數目設置的比較少，不過目前看來也基本上可以勾勒出板子的低階模態振型了。
展開 【FEM-DEM耦合】包裝袋填充-切割一體化生產線Abaqus建模
本文承接上篇，將對包裝袋生產線仿真涉及到的關鍵技術進行講解，以便在模型中實現間歇式顆粒填充、包裝袋切割與連續運輸，該數值模型基于Abaqus/Explicit搭建，對工程中包裝袋生產線設備的運行參數設計與優化具有一定的指導價值。
建模過程中需要解決的關鍵問題是如何封口、填裝和切割，以及怎樣實現這三個動作的連貫、協調，首先對模型涉及的主要部件進行建模和裝配：
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。
封口機構、切割機構、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，實現無限運輸。
模型部件與裝配效果
封口
在實際生產線中，可以通過熱壓或超聲波進行封口，模型中不必從機理上對此過程進行建模仿真，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封口，我們使用后者，這樣筒料被封口機構壓緊之后，其內部相互接觸的表面可以實現不再分離。
填裝
粒子生成器被用作實現顆粒產品的填裝，控制顆粒產生的幅值函數一共有兩個：流速與單位面積的質量流率，顆粒出口面積一定的情況下，我們可以通過協調二者的數值關系，再結合顆粒直徑等參數，以確保粒子生成器在指定的時間段內產生一定數目的顆粒。本模型中，在0.5秒的填充時間內，已完成包裝的袋子內分別生成了83、82、83、82、81
展開 LS-DYNA從頭開始學系列 應用教學1——DEM的生成及參數標定 ￥100
<p>本貼為LS-DYNA中DEM單元生成及單軸壓縮試驗（UCT）與巴西圓盤劈裂實驗（BST）的教學貼。</p><p>大家都知道DEM（離散單元法）是模擬顆粒流動以及巖土類介質破壞的重要工具，業界鼎鼎大名的Altair-EDEM、PFC以及ANSYS-RockyDEM都是解決顆粒物質力學仿真的明星產品。但是，作為顯式動力學計算鼻祖的LS-DYNA也是早早引進了DEM方法，并提供了多物理場耦合的強大功能。LS-DYNA采用離散元可以進行實現的不僅包括基本的物料運輸，還能與其強大的瞬態求解器進行耦合，模擬沖擊爆炸產生的材料破碎問題以及與流場耦合的多相流問題。</p><p>本貼是LS-DYNA DEM教學系列的第一帖，旨在幫大家理解如何用ls-prepost與lsdyna完成一站式dem仿真，不借助其他任何工具，step by step,專門服務于LS-DYNA初學者。帖子的主要內容分為三部分：DEM粒子生成，DEM顆粒接觸參數及bond(平行粘結模型)參數詳解，FEM-DEM模擬混凝土進行單軸壓縮與巴西圓盤試驗實戰。</p><p>首先，為大家展示一下兩種試驗的結果。
展開 ABAQUS中泰森多邊形Voronoi和有限離散元FDEM結合的晶體斷裂仿真
《ABAQUS中泰森多邊形Voronoi和有限離散元FDEM結合的晶體斷裂仿真》
作者：星辰北極星
這個專題是依托于POLARIS_Voronoi插件制作的一套仿真案例視頻，講述Voronoi多邊形結合FDEM在晶體仿真中的一些應用；FDEM是FEM和DEM的一個組合縮寫，也就是“有限離散元方法”，結合了有限元和離散元的特征，在ABAQUS中主要通過大量嵌入Cohesive單元來實現，這一方法目前廣泛應用于巖石、玻璃、陶瓷等脆性材料的破碎仿真。
【課程內容】
第1章：課程概述
第2章：POLARIS插件
2.1 POLARIS_Voronoi插件介紹
2.2 POLARIS_InsertCohElem插件介紹
第3章：ABAQUS-Standard隱式分析案例
3.1 基于Cohesive單元的彈塑性斷裂仿真基礎
3.2 平面二維晶體試件的彈塑性拉伸斷裂仿真（二維多邊形）
第4章：ABAQUS-Explicit顯式分析案例
4.1 晶體試件的切削仿真（三維多棱柱）
4.2 圓柱多晶體試件的壓縮破碎仿真（三維多面體）
【案例：晶體拉伸斷裂仿真】
本例采用ABAQUS/Standard隱式計算方法，模型為平面二維多邊形，Voronoi控制點的分布是非均勻的，兩邊密，中間稀疏，類似于金屬材料經過表面處理后的晶粒細化，這種模型需要人為指定晶體控制點位置才能實現；此外，模型中的實體單元采用彈塑性材料的，因此是一種基于Cohesive方法的彈塑性斷裂分析的案例（本案例已經添加到Cohesive專題中）。
【案例：晶體切削仿真】
本例采用ABAQUS/Explicit顯式動力學分析方法。
展開 
Ansys LS-DYNA在工程機械行業應用
橋式吊車繩索模擬案例分享
背景
-廣泛使用，負荷較大
-持續軸向動態載荷，彎矩及扭矩
-復雜的1D-3D接觸
-合適的1維單元材料本構：*MAT_MOMENT_CURVATURE_BEAM
建模
材料參數
邊界條件
結果分析I
結果分析II
附錄
LS-DYNA工程機械典型應用
車輛相關
ROPS
ROPS–法規–試驗
客車：Roll-Over Crashworthiness
商用車——ECE R29-03
-工信部官網于2019年7月8日發布消息，為適應我國商用車性能高速發展現狀，不斷提高商用車乘員保護技術要求，工業和信息化部裝備工業司組織行業機構、重點企業等單位開展了強制性國家標準GB26512-2011的修訂工作
-《商用車駕駛室乘員保護》基本框架：結合我國實際現狀，全面采用UN ECE R29（03系列）技術要求
客戶案例
高度非線性場景
材料本構
試驗&仿真
Element Erosion
仿真方法——FEM
-精度高
-建模和邊界條件容易加載
-大變形不易
-刪單元影響力和能量
仿真方法——FEM—DEM/SPH
仿真方法——SPG
SPG Features
? Galerkin framework: the same as the conventional FEM
‐Numerically accurate and robust in solid and structure analysis
‐Straightforward to reuse and couple with existing FEM models
? Capable to deal with large material
展開 巖橋破壞的等效剪切強度(Equivalent shear strength parameters）
1 引言
當進行巖體工程穩定性分析時，無論是使用極限平衡法還是使用數值模擬(FEM,BEM,DEM)方法，都必須輸入巖體的剪切強度參數，即粘結力和內摩擦角。不過，由于巖體是不連續的，很難獲得巖體的剪切強度參數。為了便于工程設計，經常使用等效的粘結力和內摩擦角，通過巖體工程分類指標來估算其值，例如使用GSI。同樣，對于階梯路徑巖體(階梯狀平面破壞; 巖橋和階梯式破壞)的穩定性分析，Jennings (1970) 提出了一種方法來估算巖橋破壞的等效剪切強度。時至今日，這種方法仍然有效。
2 等效剪切強度計算
Jenningss首先提出了沿破壞路徑的連續性系數k這一概念。k的計算方法如下式所示：
其中lj和lr分別是節理長度和巖橋長度。因此巖橋百分比可以表示為1-k. 巖橋的等效剪切強度使用下式來計算：
其中，和是巖橋等效的粘結力和摩擦角; c和f是巖橋的粘結力和內摩擦角；cj和fj是節理的粘結力和摩擦角，k是上面計算的連續系數。
3 巖橋比例
研究顯示在地下開挖中，巖橋的抗剪能力要比在邊坡中的抗剪能力強，只有1%的巖橋理論上具有與常見的地下支護系統(如錨桿和錨索)相當的抗拉能力。(Diederichs, 1999). 這表明小而完整的巖橋可顯著增強破壞表面的抗剪強度。這與邊坡工程中8%的臨界值有較大的差異。(階梯狀平面破壞)。Tuckey (2013)從文獻中統計了巖橋的比例，如下表所示。可以發現，有些巖橋比例已經8%的邊坡也發生破壞，因此巖橋比例對巖體的破壞的影響存在著不確定性。
實驗室內的研究表明，巖橋的抗剪強度不僅取決于加載條件(即主應力的大小和方向), 而且取決于巖體內預先存在的節理的幾何形狀。但在野外真實的巖體中進行類似的邊坡破壞研究是不可行的。
展開 巖石邊坡工程課程---圓形破壞[極限平衡法(Limit Equilibrium Method)] (C11)
巖石邊坡工程課程---平面滑動(Planar Sliding/Wedge)穩定性分析(C7)
巖石邊坡工程課程---楔形滑動(Wedge Sliding)分析(C8)
巖石邊坡工程課程---傾倒破壞(Toppling Failure)分析(C9)
巖石邊坡工程課程---巖石崩落分析(Rockfall Analysis) (C10)
邊坡的整體破壞(global failure)分析需要使用數值方法，最典型的有三大類方法：極限平衡法，極限分析法和各種各樣的數值模擬法，極限分析法和數值模擬法(FEM,BEM，DEM等)超出了本課程的范圍，在此我們只討論極限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)。
2 LEM的特點
歷史上，極限平衡法與圓形破壞緊密地聯系在一起，這是由于極限平衡法最初是在土力學領域提出的，而土邊坡的破壞形式大部分近似于圓形破壞，如下面視頻所示的土壩破壞。
從巖土工程視角看本周美國水壩的損壞
不過這不意味著破壞面是個真正的圓弧。隨著計算理論的不斷發展和改進，現在極限平衡法能夠處理折線形的破壞面，因而為分析巖石邊坡穩定性提供了新的途徑，例如【使用BLOCK算法搜索邊坡的最小滑動面。】極限平衡法的優點是計算速度快，操作簡單，結果直觀，因而深受實踐的巖土工程師的喜愛。極限平衡法的缺點是預設了破壞面，不考慮巖土體的應力應變關系，因而只能求出安全系數，不能得到位移。
全面回顧極限平衡法的歷史不是本筆記和本課程的目的，主要原因是：(1) 學時所限(僅2個學時); (2) 工程應用。對于大多數實踐的巖土工程師來說，明白極限平衡法的分析思路即可，不必去追求細節，雖然不同假設(下面具體討論)計算出來的安全系數略有不同，但fos=1.51和fos=1.49對于工程設計來說沒有任何差異。
展開 