粒子方法

在本節(jié)中：

l離散元法

l連續(xù)粒子分析

l粒子發(fā)生器

l集總動(dòng)力學(xué)分子方法

離散元法

展品：Abaqus/Explicit Abaqus/Viewer

參考資料：

l離散粒子元粒子發(fā)生器

l*離散截面

l*離散彈性

l*聯(lián)系方式

l*初始條件

l*粒子發(fā)生器

概述

離散元法(DEM)：

l用于模擬大量離散顆粒相互接觸的事件;

l用具有剛性球形的單節(jié)點(diǎn)元素對(duì)每個(gè)粒子建模，可以表示單個(gè)顆粒、片劑、噴丸或其他簡(jiǎn)單物體;

l是一款多功能工具，用于對(duì)制藥、化工、食品、陶瓷、冶金、采礦和其他行業(yè)中的顆粒材料行為進(jìn)行建模:并且

l并不意味著連續(xù)體的變形建模，但DEM可以與有限元一起使用，用于建模與可變形連續(xù)體或其他剛體相互作用的離散粒子。

介紹

離散元法(DEM)是一種直觀的方法，其中離散顆粒相互碰撞，并與其他表面在一個(gè)顯式的動(dòng)力學(xué)模擬。通常，每個(gè)DEM顆粒代表一個(gè)單獨(dú)的顆粒，平板，丸等。離散元法不適用干單個(gè)顆粒發(fā)生復(fù)雜變形的情況。因此，DEM與光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)方法不同，概念上比后者更簡(jiǎn)單，在SPH方法中，多組粒子共同模擬一個(gè)連續(xù)體(見光滑粒子流體動(dòng)力學(xué))。

例如，DEM非常適合于顆?；旌蠎?yīng)用，如圖1所示。在此應(yīng)用程序中，DEM是用來模擬最初分離的藍(lán)色和白色的顆粒，和剛性有限元被用來模擬兩個(gè)混合螺旋和箱形容器。圖1中的變形圖序列顯示了螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的粒子響應(yīng)。像這樣的模擬的DEM結(jié)果通常最好用動(dòng)畫來查看。將DEM用于混合應(yīng)用的另一個(gè)示例在鼓式混合器中的顆粒介質(zhì)混合中進(jìn)行了描述。

圖1：DEM顆?；旌系睦?。

每個(gè)DEM顆粒建模與PD3D類型的單節(jié)點(diǎn)元素。這些元素是具有指定半徑的剛性球體。PD3D單元的節(jié)點(diǎn)有位移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。旋轉(zhuǎn)的DEM顆?？梢燥@著影響接觸的相互作用時(shí)，摩擦被認(rèn)為是。

一般接觸的定義很容易擴(kuò)展到包括DEM粒子之間的相互作用和DEM粒子和基于有限元的(或分析)表面之間的相互作用。粒子之間的大相對(duì)運(yùn)動(dòng)是典型的DEM應(yīng)用。粒子間的相互作用可以包括相似或不同的粒子。每個(gè)粒子可以同時(shí)參與許多接觸相互作用。DEM顆粒的相互作用使用有限的接觸剛度，這引入了一些柔度到顆粒系統(tǒng)。例如，可以指定接觸剛度，以反映具有DEM的填充粒狀材料模型的宏觀剛度。

例如，考慮圖2所示的兩個(gè)球形粒子之間的相互作用。

圖2：球形粒子之間的相互作用。

三種情況下顯示兩個(gè)未變形的球體只是接觸，i兩個(gè)變形的球體推到彼此嚴(yán)格執(zhí)行的接觸，和兩個(gè)剛性球體推到彼此有一定的滲透。在圖2的中間和右邊所示的情況下，球體中心之間的距離是相同的。物理行為對(duì)應(yīng)于中間的情況。右邊的情況對(duì)應(yīng)于DEM近似值。如果變量8被定義為

A=R+R2-D,

其中r和r，是兩個(gè)球面的半徑，d是球心之間的距離，當(dāng)未變形的球面正好接觸時(shí)8=0，8》o如果球心之間的距離小于合并半徑。對(duì)于DEM近似，8對(duì)應(yīng)于顆粒之間的最大穿透距離。您可以通過調(diào)整DEM顆粒的接觸剛度關(guān)系(接觸力F與穿透力o)來反映赫茲接觸解決方案(圖2中的中間情況)，從而提高某些DEM應(yīng)用的精度。有關(guān)調(diào)整接觸剛度的進(jìn)一步討論，請(qǐng)參見在鼓形混合器中混合顆粒介質(zhì)。

溫馨提示：

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