FEM-DEM耦合的案例
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(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(diǎn)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(kāi) LS-DYNA FEM-DEM 單軸壓縮實(shí)驗(yàn)/參數(shù)標(biāo)定 ￥50
本貼為L(zhǎng)S-DYNA中DEM的DE-BOND鍵參數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。
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(guò)粘結(jié)模型對(duì)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(wú)法通過(guò)宏觀的力學(xué)性能測(cè)試直接得出，因此，在LS-DYNA中使用粘結(jié)模型需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。本貼通過(guò)FEM與DEM耦合的方法，通過(guò)無(wú)側(cè)限單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
接觸力記錄。
本貼的付費(fèi)部分提供FEM-DEM單軸實(shí)驗(yàn)參考模型。
LS-DYNA高級(jí)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L(zhǎng)S-DYNA高級(jí)應(yīng)用，使用S-ALE-FEM-DEM耦合算法計(jì)算鋼筋混凝土墻動(dòng)態(tài)破壞及碎片云形成過(guò)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(guò)程，請(qǐng)私信。
【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(duì)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(shí)現(xiàn)間歇式顆粒填充、包裝袋切割與連續(xù)運(yùn)輸，該數(shù)值模型基于Abaqus/Explicit搭建，對(duì)工程中包裝袋生產(chǎn)線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。
建模過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何封口、填裝和切割，以及怎樣實(shí)現(xiàn)這三個(gè)動(dòng)作的連貫、協(xié)調(diào)，首先對(duì)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(gè)塑料袋的長(zhǎng)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(yùn)輸帶為解析剛體，裝配時(shí)需保證運(yùn)輸方向?yàn)槠淅旆较颍瑢?shí)現(xiàn)無(wú)限運(yùn)輸。
模型部件與裝配效果
封口
在實(shí)際生產(chǎn)線中，可以通過(guò)熱壓或超聲波進(jìn)行封口，模型中不必從機(jī)理上對(duì)此過(guò)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(wú)分離接觸來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)不再分離。
填裝
粒子生成器被用作實(shí)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(gè)：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(guò)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(shí)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(shí)間內(nèi)，已完成包裝的袋子內(nèi)分別生成了83、82、83、82、81
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LS-DYNA SPH-DEM-FEM耦合移動(dòng)磨料水射流切割+噴頭磨損預(yù)測(cè) ￥350
[圖片]
【Abaqus DEM-FEM耦合】聲音能看得見(jiàn)嗎？Chladni Plate仿真模擬 ￥599
顯式動(dòng)力學(xué)
假設(shè)你想要復(fù)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程，沙粒的運(yùn)動(dòng)與接觸就必須考慮在內(nèi)了，這個(gè)時(shí)候就是一個(gè)高度非線性的有限元模擬問(wèn)題，只有通過(guò)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(gè)300×300mm的金屬板為例，首先用模態(tài)分析計(jì)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(jì)算結(jié)果。
金屬板的部分低頻和高頻振動(dòng)模態(tài)
然后忽略顆粒，用一個(gè)501Hz的激振力，使金屬板振動(dòng)起來(lái)，模態(tài)動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，板子穩(wěn)定之后的振動(dòng)形態(tài)與該階模態(tài)的振型一致。
金屬板模態(tài)動(dòng)力學(xué)
最后，是我們的DEM-FEM顯式動(dòng)力學(xué)模型，為了考察整個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，模型中一共引入6498個(gè)離散單元，這些微小顆粒用來(lái)模擬克拉尼板實(shí)驗(yàn)中的沙粒。
克拉尼板DEM-FEM耦合模型
第一個(gè)工況，我們使用260Hz的激振力，板子的振動(dòng)起來(lái)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(guò)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(yùn)動(dòng)速度比較小，基本不往別的地方運(yùn)動(dòng)；靠近波腹的顆粒會(huì)被板子的振動(dòng)彈起，速度比較大，大部分最終會(huì)偏離這個(gè)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(gè)工況更加復(fù)雜，我們使用384Hz~501Hz的變頻激振力使板子振動(dòng)，看看顆粒重新分布的情況。
金屬板384Hz和501Hz的振動(dòng)模態(tài)
結(jié)果表明，顆粒分布首先呈現(xiàn)出了384Hz的振動(dòng)模態(tài)，隨著激振力的頻率發(fā)生變化，逐漸過(guò)渡到501Hz的振動(dòng)模態(tài)。
克拉尼板變頻激振
因?yàn)?em>DEM-FEM模型計(jì)算量非常大，所以顆粒數(shù)目設(shè)置的比較少，不過(guò)目前看來(lái)也基本上可以勾勒出板子的低階模態(tài)振型了。
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