應(yīng)用程序

DEM是一個多功能的工具，用于建模顆粒材料的行為，在制藥，化工，食品，陶瓷，冶金，采礦，和其他行業(yè)。DEM的應(yīng)用包括以下幾類：

顆粒堆積

包括在重力作用下的澆注或沉積(如沙堆)、顆粒沉積后的振動和壓實等過程。

粒子流

可能僅在重力作用下發(fā)生(如料斗)，或在重力和其他驅(qū)動力作用下發(fā)生(如攪拌機和磨機)。

顆粒流體相互作用

在波狀運動和流態(tài)化(其中流體通過顆粒床向上流動)過程中，發(fā)生在流體流動中的顆粒材料的運輸DEM可以為其他計算方法或物理實驗難以研究的許多情況提供洞察力。

創(chuàng)建和初始化DEM模型的策略

顆粒介質(zhì)通常由大小不一的隨機分布的顆粒組成。生成用于DEM分析的初始網(wǎng)格是具有挑戰(zhàn)性的。DEM的一個常見策略是指定粒子的近似初始位置，并在第一步中允許粒子在重力載荷下沉降到位置。例如，該策略用于圖1所示的混合分析：在允許顆粒沉降的第一步中，螺旋鉆保持靜止，在第二步中，旋轉(zhuǎn)螺旋鉆以研究混合行為(這是所示圖的重點)。粒子生成器可用于創(chuàng)建DEM模型(參見粒子生成器)。

降低溶液噪聲的策略

通過施加少量的質(zhì)量比例阻尼，可以降低由許多打開和關(guān)閉接觸條件產(chǎn)生的溶液噪聲。有關(guān)詳細信息，請參閱Alpha阻尼。

非赫茲接觸的時間增量考慮

DEM使用顯式動力學(xué)過程類型。在大多數(shù)情況下，Abaqus/Explicit根據(jù)模型的剛度和質(zhì)量特性自動控制時間增量的大小，如自動時間增量中所述。最大穩(wěn)定時間增量尺寸、質(zhì)量和剛度特性之間的關(guān)系是復(fù)雜的。穩(wěn)定時間增量大小與質(zhì)量的平方根成正比，與剛度的平方根成反比。但是，由于粒子是剛性的，因此無法為每個PD3D元素計算穩(wěn)定的時間增量，因此您必須為純粹的DEM分析指定固定的時間增量大小(請參見固定時間增量)。

DEM顆粒之間的接觸相互作用可以影響適當(dāng)?shù)臅r間增量大小。沒有緊密填充粒子的DEM分析可能只需要足夠大的接觸剛度，以避免重大穿透，而不是高度代表粒子物理剛度特性的接觸剛度每一種剛性與DEM建模)。如果您不指定接觸剛度，Abaqus/Explicit會根據(jù)顆粒的時間增量大小和質(zhì)量/旋轉(zhuǎn)慣性特性指定默認(rèn)(懲罰)接觸剛度。這是不希望的，因為很難確保時間增量大小足夠小，以導(dǎo)致足夠大的懲罰剛度。

如果指定非赫茲DEM接觸剛度，則必須確保用于分析的時間增量足夠小，以避免數(shù)值不穩(wěn)定。對于密集的三維包裝的顆粒，其中每個粒子同時接觸許多粒子，數(shù)值穩(wěn)定性的考慮是復(fù)雜的。一種

一般原則是時間增量不應(yīng)超過0.4、，其中m和k代表粒子質(zhì)量。

和接觸剛度。在某些應(yīng)用中，甚至更小的時間增量，如o1，可能會導(dǎo)致改進的解決方案。

如果顆粒速度變得很大，增量運動的量可以影響適當(dāng)?shù)臅r間增量大小。粒子運動的精確分辨率有時需要指定一個比最大數(shù)值穩(wěn)定時間增量更小的時間增量。

赫茲接觸的自動時間增量

一個穩(wěn)定和準(zhǔn)確的DEM分析的時間增量大小取決于幾個不同的因素，如底層的接觸屬性，顆粒的大小，和顆粒的相對運動。由于這些控制因素是問題相關(guān)的，并且在分析過程中會發(fā)生變化，因此選擇合適的直接時間增量來進行DEM分析是很困難的。當(dāng)指定赫茲或JKR型壓力超壓時，Abaqus/Explicit自動控制時間

增量大小，以實現(xiàn)穩(wěn)定和精確的解決方案。

以下標(biāo)準(zhǔn)用于控制時間增量大小：

l穩(wěn)定性：基于粒子質(zhì)量、慣性、接觸剛度以及與其他粒子的接觸相互作用次數(shù)

l跟蹤精度：基于顆粒大小和速度

l碰撞持續(xù)時間：僅限于撞擊顆粒之間碰撞持續(xù)時間的一小部分瑞雷波傳播：基于瑞雷波從一個質(zhì)點的極到另一個質(zhì)點所需的時間

lJKR模型的分離距離：根據(jù)JKR型壓力封閉的分離距離限制相對法向運動

l切向跟蹤精度：限制顆粒之間的相對切向滑移。滑移取決于粒子的旋轉(zhuǎn)。

選擇的時間增量是上述六個標(biāo)準(zhǔn)中最小的?？s放因子與上述標(biāo)準(zhǔn)中的每一個相關(guān)聯(lián)。

根據(jù)分析的性質(zhì)，不同的標(biāo)準(zhǔn)可以在分析期間的不同時間控制時間增量大小。穩(wěn)定性判據(jù)決定了顆粒受到約束和壓縮時的時間增量，而對于快速運動的碰撞顆粒，碰撞持續(xù)時間判據(jù)可以控制時間增量。適用于上述標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)比例因子是基于數(shù)值實驗的低到中速碰撞。對于高速的接觸剛度迅速增加的影響，相關(guān)的瑞利波和碰撞持續(xù)時間的縮放因子可能需要減少。您可以使用節(jié)控件為縮放因子指定值。

自動時間增量也與粒子發(fā)生器一起工作，提供接觸相互作用指定赫茲或JKR型壓力過盈類型。

Use the following options to modify the default scaling factors for one or more

criterion for automatic time incrementation:

Input File Usage:

*DISCRETE SECTION, CONTROLS=section_control_name

…

*DISCRETE ELASTICITY

effective Young's Modulus, effective Poisson's ratio

*SECTION CONTROLS, NAME=section_control_name

blank line

blank line

blank line

blank line

f

stability, f

tracking, f

collision, f

Rayleigh, _ f

separation dist, f

rotation

*STEP

*DYNAMIC, EXPLICIT, ELEMENT BY ELEMENT

…

溫馨提示：

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