顆粒堆積
關注創建者：C乘風破浪 創建時間：2021-08-25
顆粒堆積的實例教程
顆粒堆積過程編程實現 ￥600
本篇文檔基于Javascript語言對顆粒堆積過程進行了編程實現，顆粒堆積采用基于方位流體（Position Based Fluids）的SPH算法編程實現，具體效果展示如下：
感興趣的朋友可下載代碼了解詳細情況，可在此基礎上模擬其他應用場景。
<p>顆粒密堆積模型可在有限元中模擬堆積的顆粒材料，用于地質力學、混凝土、材料科學等領域的研究。本案例采用CAD顆粒密堆積2D插件，建立模擬重力堆積的圓形顆粒模型，并將模型導入ABAQUS內進行結構的力學模擬。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 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。
直到1998年，匹茲堡大學數學系教授托馬斯·黑爾斯利用計算機輔助方法來排除不同的可能配置，給出了針對開普勒猜想的為裁判小組所接受的證明。這樣的證明成為了數學史上的一個里程碑，也標志著計算機在驗證復雜數學問題上的一個重大進步。
隨著堆積問題研究的不斷深入，相關問題的研究引發了越來越多的國內外課題組的廣泛關注。2012年第一屆“堆積問題國際會議”在愛爾蘭都柏林圣三一大學成功舉行，吸引了國際上幾十個國家的學者前來參加。之后2014年第二屆會議在德國埃朗根、2016年第三屆會議在中國上海、2019年第四屆會議在美國耶魯大學相繼舉辦，極大促進了堆積問題的研究和發展。
二、最密堆積問題的應用場景
堆積問題是研究晶體結構、液體結構、非均勻材料結構等凝聚態物質系統的重要模型。除了單分散顆粒外，多分散顆粒的密堆積在實際應用中更加廣泛。顆粒體系在不同顆粒直徑分散性下會表現出不同的密堆積填料分數，這就帶來了顆粒級配問題。
在各類工業領域，顆粒材料的級配對于產品的性能有著至關重要的影響。優化顆粒級配以達到緊密堆積，不僅可以提高產品的強度和耐久性，還能顯著降低成本。例如：
在混凝土砂石骨料中，通過優化粗細砂和碎石的級配，可以提高砂漿的密實度和混凝土性能。
在金屬粉末冶金和3D打印領域，金屬顆粒的級配對材料致密度和力學性能有重要影響。
展開 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 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。
顆粒堆積的最新內容
本案例介紹在COMSOL內建立三維多面體顆粒重力密堆積模型。
三維多面體顆粒堆積模型采用CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本建立。插件內置的堆積及壓實算法可快速在AutoCAD內完成多面體重力堆積的建模。
本案例介紹在COMSOL內通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內的三相材料混凝土細觀三維模型，并進行混凝土內水化熱溫度變化的分析。
采用DEMms軟件，根據不同的顆粒配比輸入，可有效模擬顆粒堆積狀態，獲得顆粒體積分數，助力工程技術人員在多種級配方案中快速篩選優化方案。軟件模擬多種不同粒徑組合的結果與實驗實測的平均體積分數誤差小于2%。
插件采取堆積可視化交互界面，可觀察多面體顆粒的堆積動態，并可采用鼠標進行多面體位置的局部微調。插件可設置重力堆積模擬時長參數，到達設定的時間后自動將模型輸出到CAD中；同時可設置多面體碰撞的檢測頻率，檢測頻率設置越大，堆積狀態越精確，但會消耗更多的運算時間。
三維多孔結構建模及軸壓力學模擬
https://www.yqgqt.org.cn/post/1969171
圓形顆粒密堆積模型力學模擬—— EasyCDP設置基體CDP材料，研究顆粒堆積模型的力學響應。
CAD多面體密堆積3D插件11個月前
COMSOL多面體顆粒堆積填充。
使用須知
1、插件使用需注冊，售價為單機許可價格；
2、插件兼容Windows系統，運行需要安裝AutoCAD（2010~2026及以上版本均可使用）。
3、售后及技術支持請聯系微信：AbyssFish_LJR，或QQ：1135122921。
可通過物理屬性中的顆粒彈性、摩擦系數等參數的調整，建立不同材料屬性的顆粒填充堆積效果。如通過摩擦系數的調整，改變顆粒堆積過程中空隙出現的可能性。
插件生成的多邊形密堆積模型AutoCAD文件可用于科研繪圖或導入ABAQUS、COMSOL、ANSYS等有限元軟件內進行后續的仿真模擬。
但高爐內爐料顆粒的運動、堆積和還原反應過程十分復雜，CFD 難以精確描述。
DEM 能夠將爐料顆粒視為離散個體，考慮顆粒的大小、形狀、密度以及顆粒間的摩擦力、碰撞力，還有高溫下顆粒的物理化學變化。通過 DEM 模擬，可以清晰展現爐料顆粒在高爐內的下降過程、分布情況，以及顆粒與氣流的相互作用對還原反應的影響，為優化高爐布料制度、提高鐵水質量和產量提供關鍵數據支持。
多孔/顆粒夾雜結構采用CAD球體密堆積3D插件 V2.0生成，插件建立的球體顆粒堆積模型可更好的模擬實際工程中絕緣顆粒在重力作用下在電解質中的分布情況，使得仿真結果更為準確。
在AutoCAD內將模型導出為sat格式后即可導入到COMSOL軟件內。模型向導中選擇三維鋰離子電池模塊瞬態研究。
構建多層圓片隨機堆積三維模型可用于材料、化工、土木、生物醫學等多領域的研究，如復合材料設計、催化劑載體、顆粒物堆積研究等。本案例介紹在COMSOL內建立三維圓片堆積模型。
三維圓片堆積模型可采用CAD纖維密堆積3D插件建立，參數設置如圖所示，在AutoCAD內建立圓柱體薄片的堆積模型。
