DEM顆粒的案例
dem離散顆粒平板堆積研究
1，項目描述
本項目為DEM顆粒從一定高度下落到平板上，觀察平板堆積情況。DEM算法在實際工程中應用較廣，如泥石流、谷物、藥柱分析等。因此，研究dem使用方法至關重要。本文結合DEM顆粒下落打擊平板，詳細講解DEM算法的使用技巧。
2，幾何模型
首先利用workbench的dm模塊建立顆粒及平板的幾何模型，其中顆粒先建立實體模型，然后取實體的外測殼體，只保留殼體模型，然后在lspp中通過實體的6個外殼面生成DEM顆粒，平板為殼體模型。模型如下圖所示。
【DEM】基于移動面生成離散顆粒 ￥99.9
圖1-固定面上按粒度級配生成離散顆粒
Abaqus中支持生成DEM離散顆粒的inlet surface移動，包括廣義的surface縮放運動、和狹義的surface平動、旋轉、偏斜運動。幫組文檔也有介紹，很可惜沒提供這方面的案例。
圖2-DEM粒子生成器
這個問題也是有的學員在學習Abaqus DEM課程中常問到的一個。
下面我做個案例，說明一下關鍵步驟，如果你已經會使用*particle generator，那么在移動面上生成DEM顆粒其實很簡單。只需要對surface的耦合參考點施加平動或轉動速度、或調整surface單元節點位移（縮放surface面）就能實現。
------案例：
在一個按正弦曲線移動的圓形inlet上生成DEM粒子，定義X方向的平動和Y向的周期往復運動：
圖3-surface inlet的Y向運動定義
圖4-粒子生成器的inlet面按正弦曲線運動
圖5-離散顆粒在移動面上生成
展開 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聯合仿真，本期進行顆粒建模過程展示。
1.CAE建模
構建一個正方體部件，將其裝配并劃分網格
顆粒是在網格節點處生成，網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單元轉換為pd3d單元
inp文件中最大單元節點編號為1331，生成粒子數為1331個
在excel中編輯
按此規律依次排列到1331，1331
將其復制替換原來的網格單元即可
展開 Abaqus DEM分析前處理教學，通過Python腳本生成離散粒子
本篇續《Abaqus無網格法之DEM分析案例二則，沙漏與高爾頓板，附仿真源文件》一文。
DEM分析常用于顆粒混合、篩選等物理過程，目前Abaqus GUI還不支持DEM顆粒建模，不過可以通過編輯關鍵字*particle generator或者運行Python腳本來實現，下面詳細地介紹通過Python腳本生成DEM顆粒單元的方法。
顆粒混合：
顆粒篩選：
首先將DEM部件按照實體建模，并劃分為C3D8R六面體單元，然后生成名為Galton_Board的inp文件。
DEM分析前處理過程：
打開Abaqus Command窗口，按照下面的格式運行solidtodem.py文件，藍框為工作路徑，紅框為剛才生成inp文件名稱，確保solidtodem.py文件與inp文件都在工作路徑內。
運行腳本：
運行完畢后，會生成一個dem_Galton_Board.inp文件，用其中的離散粒子單元替換Galton_Board.inp中的C3D8R單元，并保存。
替換單元：
這樣就完成了從C3D8R到離散粒子單元PD3D的轉化，再基于最新的Galton_Board.inp文件進行修改，定義一下顆粒密度、大小、阻尼與接觸等即可進行高爾頓板的DEM分析，詳細關鍵詞見上篇文章中提供的inp文件。
DEM分析也常與多體分析、流體分析等過程進行耦合，以便計算大量離散粒子對機構、流場的影響。
展開 
CAD顆粒密堆積2D顆粒流PFC離散元DEM模型 ￥399
插件簡介
CAD顆粒密堆積2D插件可用于生成二維狀態下重力堆積的隨機顆粒。插件可指定投放區域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個數等信息，同時可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數。
插件采用物理引擎對顆粒行為進行模擬，可實現顆粒在力場作用下的堆積、以及顆粒間的碰撞等。
插件可將當前圖形輸出到AutoCAD，可控制輸出時機，在可視化的同時保存當前狀態，生成的dwg文件可導入其他有限元軟件，同時可統計當前顆粒所占比例。
插件可指定顆粒間的最小間距，控制間距可在有限元分析中更好的劃分網格，避免計算不收斂。
可對同一模型進行多次輸出，通過CAD圖層對輸出進行劃分。
插件可進行力場方向的指定，實現不同的堆積模型，或進行分子熱運行模擬等。
采用堆積模式，可實現高比例粒子的分布模型，下圖為82.59%的比例。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
樣圖下載
Dwg格式樣圖，可導入Comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件測試。
顆粒密堆積樣圖.rar
展開 Fluent實用案例 | DEM顆粒瞬態仿真
4.2 材料設置
此處選擇water進行計算，相關設置如下如所示：
4.3 多相流設置
此處對多相流模型展開設置，打開歐拉模型，選擇DDPM，勾選應用，相關設置如下如所示：
點擊相，主相設置為水，次相取消勾選所有開關，主要設置如下圖所示：
4.4 DEM設置
此處打開離散相模型，勾選每次流動迭代更新和非定常顆粒跟蹤，物理模型選擇DEM，相關設置如下圖所示：
點擊噴射源，進行噴射顆粒構建，噴射源類型選擇surface，勾選inlet邊界，離散相域選擇次相，顆粒直徑設置為0.01，時間持續10s，速度大小設置為0.1m/s，總流量為kg/s。并勾選使用面法線方向噴射。
對相關的碰撞規則進行設置，相關設置如下圖所示：
4.5 邊界條件設置
此處僅需要對入口條件進行設置，設置主項流量為5m/s，具體設置如下圖：
4.6 初始化設置
首先進行標準初始化設置，具體設置如下圖：
4.7 計算設置
此處進行的計算設置如下：
5 后處理結果
5.1 后處理云圖結果
對管路顆粒的計算結果進行可視化處理，顆粒運輸結果如下圖所示：
顆粒運輸動畫結果如下圖所示：
展開 基于ABAQUS粒子生成器的DEM顆粒篩選 ￥80
文件為inp文件，通過編輯關鍵字調用ABAQUS的粒子生成器，生成直徑尺寸不同的粒子，模型中的篩網振動，將不同大小的粒子進行篩選，通過本案例您將學會如何通過編輯關鍵字在ABAQUS中生成不同直徑的DEM粒子。
Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真 ￥389
☆☆☆0☆☆☆-包裝跌落試驗
顆粒狀產品運輸過程中會承受沖擊，因此包裝必須有足夠的韌性和強度，通常用試驗來評估包裝的性能。
根據ASTM或ISTA相關跌落試驗標準，需要在一定的高度釋放包裝，跌落至地面，以檢查其是否失效。這種動態試驗很難捕捉到包裝的應力應變等響應，無法對導致包裝失效的沖擊載荷加以細分，而且成本較高，因此，可以借助于CAE手段來彌補這些不足。
包裝袋
案例：包裝袋跌落仿真
總質量12kg，外觀尺寸415×670×114mm（變形前），跌落高度1.5m，包裝材質為厚度0.14mm的聚乙烯塑料薄膜，楊氏模量724.5MPa，泊松比0.39，屈服應力10MPa。
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；第二部分跌落仿真，計算包裝袋跌落的動態響應。
☆☆☆1☆☆☆-顆粒填充
為了得到跌落前包裝袋內的顆粒分布、裝料后的薄膜構型與應力狀態，先進行顆粒的填充模擬，顆粒半徑5mm，填充速率1m/s，噴口噴完顆粒，模型達到重力下的平衡之后，動能接近于零，結束仿真。
包裝袋應力
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，顆粒節點坐標在界面下可以顯示，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
計算結果表明，由于顆粒團受到沖擊之后的橫向流動效應，袋子底部是應力水平比較高的區域，其中四個角為應力集中比較嚴重的位置，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。
展開 Abaqus DEM進階技術，指定顆粒級配
之前已有三期文章（
案例下載，
通過腳本生成顆粒，
粒子生成器-噴丸強化）不同程度的涉及到Abaqus DEM，今天我們來看一下粒子生成器-粒度級配的設定問題。
粒度級配（ASTM C136）
顆粒物的粒度級配性能將直接影響最終產品的質量，比如混凝土的強度、抗開裂性能跟骨料尺寸分布有很大關系，所以，粒度級配在DEM分析中也是個十分重要的概念，它反映了不同尺寸顆粒所占的分量。在大量顆粒的填裝、混合、篩選等分析中，往往需要對不同尺寸的顆粒進行建模。
Abaqus的粒子生成器可以直接指定生成的粒子尺寸分布服從某一概率密度函數（Probability Density Function，以下簡稱PDF），因此可以解決DEM粒度級配的問題。
生成不同尺寸的粒子
Abaqus支持以下6種PDF：
Uniform/Normal/Log-normal
Piecewise linear/Discrete/Truncated
我們在下面的4個surface上，創建4個Particle generator（PG），每個PG分別引用不同的PDF，每一個面上指定生成2萬個顆粒。
4個粒子生成面
粒子尺寸分布信息
粒子生成器運行結果:
PG1正態分布-粒子半徑云圖
PG2對數正態分布-粒子半徑云圖
PG3均勻分布-粒子半徑云圖
PG4分段線性分布-粒子半徑云圖
從生成結果統計來看，顆粒尺寸分布整體上與指定的概率密度函數符合的很好，不過，對于微小顆粒而言（此問題中半徑小于0.001mm的顆粒），生成還是比較困難的，尤其是顆粒尺寸懸殊較大時。
展開 CFD專欄丨為什么需要CFD+DEM耦合方法分析顆粒兩相流？
模擬顆粒流的數值方法
顆粒相和流體相可以在不同的長度尺度上模擬，通常分為2類：宏觀方法（連續介質）和微觀方法（離散介質）
Fluid – Resolved Euler (Macro)
Solid – Lagrange (Micro)
DNS-DEM
計算代價極其昂貴
Fluid – Unresolved Euler (Macro)
Solid – Lagrange (Micro)
CFD-DEM
相對精確，
計算代價中等
Fluid – Euler (Macro)
Solid– Euler (Macro)
TFM
精度不高
什么是DEM方法？
DEM離散單元法，就是指每個單元都是離散的，有獨立特性的，也就我們常見的顆粒狀物料。
展開 使用ANSYS Fluent的DEM模型(離散單元法)演示轉鼓中的顆粒混合
編者按
整個案例使用純DEM計算-與轉鼓內流體流動無交互作用，啟用滾動模型，通過網格運動實現幾何運動。
（請勿訂閱，已下架）基于LSDYNA中的ALE和DEM耦合方法 混合顆粒的爆炸模擬K文件分享 ￥50000
請勿訂閱，已下架
STAR CCM+｜利用Coarse Grain Particle模型模擬流化床
本案例演示利用STAR CCM+的粗顆粒（Coarse Grain Particle）模型模擬流化床問題。
注：本案例為STAR CCM+隨機案例，相關文件可自行在官網下載。
1 問題描述
流化是指通過在氣體或液體中懸浮，將固體顆粒轉化為類似流體的狀態的過程。顆粒流化是許多工業過程的一部分，包括生物質燃料生產、流體催化裂化(FCC)和流化床氣化器。容納流化床的容器稱為流化床反應器。
本教程演示了使用DEM技術建模流化床的工作流程，該工作流程在結果的準確性和仿真速度之間達到了平衡。在這個仿真中，不考慮熱量和質量傳遞。使用一個簡單的圓柱形幾何體來模擬流化床反應器。幾何體的底部入口邊界模擬了氣體分配器（如噴射器）的行為，將反應器的鼓風室多孔區域與被流化顆粒占據的內部空間分開。
下圖顯示了本教程中使用的幾何體：
空氣以1.49 kg/s的指定流量通過質量流量入口流入反應器，從而提供恒定的表觀速度，該速度高于最小流化速度。空氣通過壓力出口離開計算域。流入和流出邊界對固體顆粒不透水。所有固體顆粒都在第一個時間步進入區域，從而減少了它們在反應器中沉降所需的時間。
對于涉及相對較少顆粒的流動，可以為每個顆粒制定并求解控制方程。但是，如果顆粒數量很大，則統計方法更實用。為此，STAR-CCM+提供了Parcel Contact Coarse Grain Particle模型，其中減少數量的計算包裹統計地代表多個較小的相同顆粒。這種方法減少了DEM仿真的計算時間，特別是那些具有高裝載量的小固體顆粒（如流化床應用）的仿真。線性內聚模型也被應用于模擬顆粒之間的分子吸引力或濕顆粒之間的內聚作用。
展開 Abaqus SPH粒子生成技術【送inp】 ￥149.9
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展開 LS-DYNA SPH-DEM彈體侵徹砂土 ￥251
<p>采用LS-DYNA軟件，通過SPH-DEM耦合算法構建彈體侵徹砂土模擬，其中SPH為彈體，DEM為砂土，</p><p>主要難點如下：</p><p>（1）SPH炸散問題</p><p>（2）DEM顆粒間穿透</p><p>（3）SPH-DEM耦合理論</p><div contenteditable="false" width="100%"><jsk id="C_Playf0bb79713c1171f1805c4531959c0102" videoid="f0bb79713c1171f1805c4531959c0102" duration="0秒"><img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png"></jsk></div><p><br></p>
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