離散元數值模擬技術的案例
“離散元數值模擬仿真技術與應用”系列專題
關于舉辦“離散元數值模擬仿真技術與應用”系列專題培訓的通知
一、培訓背景：
3DEC是非連續巖石力學與結構問題的首選分析程序，從巖石邊坡失穩的發展研究到地下工程挖掘和巖石地基工程中節理巖體、斷層、層理等結構影響的模擬估算，3DEC在復雜行業問題研究有很大優勢。
PFC離散元計算方法在巖體的動態、非線性過程的數值計算方面較傳統的連續元有獨特的優勢和進步，在PFC計算中無需給定材料的宏觀本構關系和對應的參數，這些傳統的參數和力學特性在程序中可以自動得到。
離散元數值模擬試驗的方法可以解決傳統試驗造價高、操作繁瑣、材料模型復雜等難題，并且可以精確化數值，在科研工作中發揮了非常重要的作用。應新老客戶培訓需求，北京軟研國際信息技術研究院舉辦“離散元數值模擬仿真技術與應用“系列專題培訓班，本次培訓由互動派（北京）教育科技有限公司具體承辦。具體事宜通知如下：
二、培訓目標：
1、本次課程分為2個專題，每個專題分別授課4天，分兩階段授課，均提供無限次回放視頻。課程對知識進行由淺入深系統講解，配合案例解析邊講邊練；課堂上連麥答疑，并發送全部案例模型文件，建立永不解散的課程群，長期互動答疑。
2、3DEC課程系統學習巖土工程數值模擬方法，包括3DEC實體建模、內置FISH語言編寫程序來擴展3DEC的有效性、3DEC節理/接觸面/結構單元、靜力學分析、流固耦合、非線性動力模擬、3DEC后處理。每個知識點都帶有案例實操鞏固練習，將知識點滲透融會貫通。
3、PFC課程詳細介紹軟件的計算控制、離散元數值試樣的生成方法、接觸模型選擇、參數標定、模型邊界條件施加方法、PFC3D與FLAC3D耦合、離散—連續耦合模擬分析、PFC與CFD耦合、流固耦合框架等多個知識點，全面掌握PFC離散元整套的仿真應用框架。
4、每個專題都涵蓋多個工程實例模擬分析。
展開 巖土工程【PFC、3Dec】離散元數值模擬
離散元數值模擬仿真技術與應用
【 PFC 】 ｜ 【 3DEC 】
離
散
元
3DEC是非連續巖石力學與結構問題的首選分析程序，從巖石邊坡失穩的發展研究到地下工程挖掘和巖石地基工程中節理巖體、斷層、層理等結構影響的模擬估算，3DEC在復雜行業問題研究有很大優勢。
而PFC離散元計算方法在巖體的動態、非線性過程的數值計算方面較傳統的連續元有獨特的優勢和進步，在PFC計算中無需給定材料的宏觀本構關系和對應的參數，這些傳統的參數和力學特性在程序中可以自動得到。
離散元數值模擬試驗的方法可以解決傳統試驗造價高、操作繁瑣、材料模型復雜等難題，并且可以精確化數值，在科研工作中發揮了非常重要的作用。應新老客戶培訓需求，北京軟研國際信息技術研究院舉辦“離散元數值模擬仿真技術與應用“系列專題培訓班，本次培訓由互動派（北京）教育科技有限公司具體承辦。
展開 離散元數值模擬系列—【PFC】-【3Dec】
離散元數值模擬仿真技術與應用
【 PFC 】 ｜ 【 3DEC 】
離
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隨著我國經濟的發展，巖土工程涉及的要求從材料、理論到施工工藝都提出了全方位的系統升級。在巖土工程分析設計中，3DEC和PFC軟件快速建模也一直是巖土工作者所關注的問題。3DEC是非連續巖石力學與結構問題的首選分析程序，從巖石邊坡失穩的發展研究到地下工程挖掘和巖石地基工程中節理巖體、斷層、層理等結構影響的模擬估算，3DEC在復雜行業問題研究有很大優勢。而PFC離散元計算方法在巖體的動態、非線性過程的數值計算方面較傳統的連續元有獨特的優勢和進步，在PFC計算中無需給定材料的宏觀本構關系和對應的參數，這些傳統的參數和力學特性在程序中可以自動得到。離散元數值模擬試驗的方法可以解決傳統試驗造價高、操作繁瑣、材料模型復雜等難題，并且可以精確化數值，在科研工作中發揮了非常重要的作用。應新老客戶培訓需求，北京軟研國際信息技術研究院舉辦“離散元數值模擬仿真技術與應用“系列專題培訓班，本次培訓由互動派（北京）教育科技有限公司具體承辦。
展開 在數值模擬過程中，離散化的目的是什么？如何對計算區域進行離散化？離散化時通常使用哪些網格？如何對控制方程進行離散？離散化常用的方法有哪些？它們有什么不同？
按照應變量在計算網格節點之 間的分布假設及推到離散方程的方法不同，控制方程的離散方法主要有：有限差分法，有限元法，有限體積法，邊界元法，譜方法等等。這里主要介紹最常用的有限 差分法，有限元法及有限體積法。（1）有限差分法（Finite Difference Method，簡稱FDM）是數值方法中最經典的方法。它是將求解域劃分為差分網格，用有限個網格節點代替連續的求解域，然后將偏微分方程（控制方程）的 導數用差商代替，推導出含有離散點上有限個未知數的差分方程組。求差分方程組（代數方程組）的解，就是微分方程定解問題的數值近似解，這是一種直接將微分 問題變為代數問題的近似數值解法。這種方法發展較早，比較成熟，較多用于求解雙曲型和拋物型問題（發展型問題）。用它求解邊界條件復雜，尤其是橢圓型問題 不如有限元法或有限體積法方便。（2）有限元法（Finite Element Method，簡稱FEM）與有限差分法都是廣泛應用的流體力學數值計算方法。有限元法是將一個連續的求解域任意分成適當形狀的許多微小單元，并于各小單 元分片構造插值函數，然后根據極值原理（變分或加權余量法），將問題的控制方程轉化為所有單元上的有限元方程，把總體的極值作為個單元極值之和，即將局部 單元總體合成，形成嵌入了指定邊界條件的代數方程組，求解該方程組就得到各節點上待求的函數值。有限元法的基礎是極值原理和劃分插值，它吸收了有限差分法 中離散處理的內核，又采用了變分計算中選擇逼近函數并對區域積分的合理方法，是這兩類方法相互結合，取長補短發展的結果。它具有廣泛的適應性，特別適用于 幾何及物理條件比較復雜的問題，而且便于程序的標準化。對橢圓型問題（平衡態問題）有更好的適應性。有限元法因求解速度較有限差分法和有限體積法滿，因 此，在商用CFD軟件中應用并不普遍，目前的商用CFD軟件中，FIDAP采用的是有限元法。
展開 
Natural Hazards：用離散元法對近期發生的甘肅某滑坡進行數值研究
利用二維離散元軟件MatDEM，分析了滑坡的變形行為和動力學特征。在動力分析中，考慮了滑坡的破壞過程、速度、位移、產熱和能量轉換。
【研究區域】
陳河村滑坡發生于北京時間2016年6月10日20:20 (UTC+8)，發生在中國甘肅省東鄉縣陳河村(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。該區缺乏褶皺和裂縫，以亞水平地層為特征。
圖1 中國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對陳恩村滑坡的力學行為進行了模擬。數值模擬的方法和技術方面總結如下。
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，其中兩個元件之間的法向彈簧力 (Fn) 是法向剛度 (Kn) 和法向相對位移 (Xn) 的乘積。元素與其相鄰元素結合在一起，直到 Xn 超過斷裂圖3鉆孔的巖性地層測井（B01 和 B05）位移（Xb）；因此，鍵斷裂，兩個元素之間的張力變為 0。然而，當它們從壓縮接觸中恢復時，排斥力仍然存在于它們之間。
在 DEM 系統中，為數值建模分析設置適當的材料參數非常重要。
展開 淺談有限元方法的核心思想：數值近似和離散化
比如研究新的單元引用于結構動力反應以減小數值震蕩，比如用3-D單元去模擬梁單元等等。其實理論上來說這個領域可以有無限可能，因為對精度和數值穩定的追求可以是無限的。
3. “光滑邊界” 和 與CAD的交互問題
其實這個算不上有限元的核心思想，不過是現在有限元研究熱的不能再熱的領域了，就是“NURBS”有限元法，它的原理是用空間樣條曲線來劃分單元。如第一幅圖所示，傳統的有限元在處理不規則邊界的時候一般都是較多的單元和用三角單元，多邊形單元來解決，而且單元控制點都是和單元在一個平面上。而NURBS 單元的控制點脫離了單元本身，并且利用B-spline理論上可以把單元的光滑程度（continuity）提高到無限，而且不會顯著提高計算量。
發展NURBS的另外一個好處是，在建模中常用的CAD軟件是用B-spline來進行模型建立基礎的，而NURBS 正好也是用用B-spline作為basis。所以CAD和NURBS的交互可以非常簡單和高效的，甚至可以說是無縫連接。因此在工業界中十分復雜的模型都可以用CAD進行建模，再用NURBS進行有限元計算，如下圖?，F在成噸的有限元paper都來自這個領域，因為有限元的基本理論基本已經成熟和robust，利用高性能計算機進行大尺度（large-scale）和高復雜結構模擬也是有限元發展的一個主要方向。
需要提到一點的是，沒有高性能計算機技術的大力發展，就不可能有有限元的發展。有限元的理論最早是出現在1960年代，直到1970之后才隨著計算機的發展而迅速發展。而現在發展迅速的計算力學也是得益于高性能計算機的發展。可能當某一天計算機處理速度可以強大到我們可以用最復雜，最密集的單元完美快速地模擬任意結構，我們也不用再操心精度問題了。所以我覺得有限元的核心還需要加上計算機技術的發展吧。
展開 淺談有限元方法的核心思想：數值近似和離散化
所以我覺得有限元的核心還需要加上計算機技術的發展吧。
基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 4.5.2
1 引言
顆粒流模擬廣泛應用于固體動力學，流體動力學，熱動力學，電磁動力學等領域。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力學(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡稱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, 簡稱DEM)，這種途徑在巖土工程領域最典型的軟件是PFC(PFC模型建立機制)。除此之外，在機械應用領域使用離散元原理開發的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2, 1.17G)。這個筆記簡要描述了Rocky的應用范圍。
2 Rocky應用領域
Rocky DEM是一個三維離散元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行互動，這些邊界可能代表的是輸送槽、磨坊、攪拌機、犁、織布機或其他類型的散體材料處理設備。與PFC的主要用途不同，Rocky主要應用在制造領域，盡管PFC也能做類似的模擬。Rocky的工程應用領域包括:
提高設備的壽命和容量
消除堵塞，皮帶和班輪穿刺
減少電力下降、灰塵和噪音
降低溢出和產品退化
增強混合，減少死區和隔離
評估擴展策略
預測力、扭矩和功耗
通過與 FEA 耦合分析結構載荷
通過與 CFD 耦合模擬流體顆粒相互作用
Rocky能夠與ANSYS進行聯合分析，例如CAD設計工具Ansys SpaceClaim，CFD工具Ansys Fluent，FEA工具Ansys Mechanical。
3 Rocky工作原理
離散元是一種預測散裝固體(bulk solid)行為的數值技術。
展開 DEM(離散元)-模擬粒子團沖擊靶材 ￥10
一個簡單的例子-模擬球形粒子團撞擊涂層的過程。
目前采用DEM方法實現粒子團沖擊金屬涂層的過程，具體詳細步驟大家可以自行去研究cae和inp文件，如果有不明白的地方，可以聯系qq10575993923或wx13279318783,。
在此感謝Usim大佬的支持，大家可以搜索會員名字 Usim ，去他的主頁看看，不是一般的NB，動力顯示分析的大手。
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展開 離散元PFC技術交流群
離散元PFC交流群
專家解答 | GMS地下水數值模擬、地面沉降數值模擬實踐技術應用與案例分析
此證書作為個人學習和知識更新、專業技能提升、單位人才聘用的參考依據可上網查詢：www.aishangyanxiu.com
培訓費用：
非會員 3500元 會員 3100元
（f票可開具：培訓費、會議費、資料費、技術咨詢費等，配有蓋章文件等，用于參會人員報銷使用）
課程咨詢及報名方式掃碼咨詢
關于地面沉降數值模擬實踐技術應用與案例分析培訓班
7月10日-7月11日
會議方式：在線直播
培訓目標：目前，地面沉降問題是我國較為常見的環境地質問題，其巨大的破壞力嚴重影響城市建筑安全和交通軌道運行。圍繞地面沉降的防控與治理，是工程地質、環境地質、軌道交通設計等相關技術人員十分關注的領域，而數值模擬技術是評估防控效果的有效工具之一。本次培訓課程針對地面沉數值模擬技術，結合不同行業的需求，詳細講解利用Proceing modflow軟件建立地下水-地面沉降數值模型的流程與步驟，同時，選取真實案例，運用模擬技術解析鐵路沿線地面沉降的預測，優選不同控降方案。本次培訓有助于提升技術人員的業務能力，增加科研創新能力。
課程內容詳情
頒發證書：
參加會議的學員可以獲得《地下水建模及環評技術應用》專業技術證書，內含學時證明，網上可查。此證書可作為學時證明、個人學習和知識更新、單位在職人員專業技能素質培養及單位人才聘用重要參考依據。
展開 
離散元pfc巖土力學仿真應用技術
PFC巖土力學仿真核心技術應用案例.doc
詳細文件可以看附件。
大概內容：
一、離散單元法及PFC基本原理
二、PFC5.0基礎：簡單的數值建模與分析
三、FISH語言：邁向高級模擬的必備技巧 實例分析 三軸試驗的模擬與分析 散粒體各向異性力學性質分析手段與技術
四、高級模擬：復雜數值模型技巧與分析 實例分析 巖石破裂的聲發射模擬與數學分析 顆粒形狀對其力學性質的影響與分析 等效巖體技術與應用實例
五、高級應用Ⅰ：流固耦合與離散-連續耦合分析 實例分析 DARCY滲流實例分析 PFC-FLAC耦合實例分析 樁-土相互作用的離散連續耦合實例分析
六、高級應用Ⅱ：巖土基本力學性質研究
5.1 基本數值試驗
5.2 土的強度與應力-應變關系分析：真三軸試驗模擬
5.3 顆粒破碎模擬分析
5.4 巖石破裂試驗模擬分析
5.5 循環單元試驗中荷載與排水條件的控制
5.6 巖土各向異性力學性質與組構發展分析
七、高級應用Ⅲ在工程實踐中的應用分析 實例1：堆石壩碾壓工程模擬分析
實例2：邊坡工程模擬分析
實例3：地下工程模擬分析
實例4： 建筑結構地震倒塌模擬分析
電話：13522797150
吳熠燦
展開 招兼職pfc離散元講師或技術支持人員
招兼職pfc離散元講師或技術支持人員，短周期的培訓或技術支持，可周末，北上廣深，成都，武漢，西安，蘇州等 主要城市 ，內容有培訓講課，或技術支持，或項目外包，如您想掙點外塊，積累資源，充實生活，請聯系我，要求有實際項目經歷，三年以上項目經歷，表達能力較好，微信15501239699 ，郵件soft@info-soft.cn。
招兼職pfc離散元講師或技術支持人員
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Update---基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 2021.R2.2
(3) Rocky和Ansys Motion之間的耦合能夠創建復雜的運動系統，包括車輛和地面的相互作用，適合于模擬需要考慮幾何之間交互的運動以及許多具有復雜運動約束的對象。
(4) 計算速度大幅提升。
3 計算流程
離散元是一種預測散裝固體(bulk solid)行為的數值技術。散裝固體是一個大的固體顆粒的集合，又稱顆粒流介質。顆粒介質流動在礦業工程的典型例子是礦石通過移動的采礦機械設備運輸。顆粒流的運動模擬比較復雜，因為這些流動可能是固體，也可能是液體，或兩種行為的組合。例如沙子在沙漏的行為像一個液體，而沙子本身存在固體的應力應變關系。如同PFC的工作機理一樣，Rocky是一種無網格的方法，不求解連續體問題的運動方程。因此，不需要材料的應力應變關系，相反，通過DEM模擬后的結果可以輸出應力應變關系。每個顆粒的運動方程都通過時間進行積分。已知的總力是接觸力(顆粒與邊界之間)和體力, 典型的體力是重力、液體，靜電力、電磁力等。Rocky的計算流程如下：(1) 建立幾何模型；(2) 選擇物理模型；(3) 指定運動方式；(4) 設置材料參數；(5) 設置顆粒相互作用參數；(6) 產生顆粒幾何尺寸; (7) 設置顆粒流動參數；(8) 設置求解參數；(9) 開始計算 。
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