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基于离散元方法的 EDEM 软件介绍 2012 年 09 月 1 离散元方法简介 传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的，即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。然而，这种假设在有些领域并不适用，如：岩土力学。1971 年，CUNDALL 提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，离散元方法（Discrete Element Method，简称 DEM），理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。随后，这种方法被越来越广泛的应用于涉及颗粒系统地各个领域。通过求解系统中每个颗粒的运动学和动力学方程（碰撞力及场力），不断地更新位置和速度信息，从而描述颗粒系统行为。 EDEM 软件介绍 EDEM 主要由三部分组成：Creator、Simulator 和 Analyst。Creator 是前处理工具，完成几何结构导入和颗粒模型建立等工作；Simulator 是求解器，用于模拟颗粒体系的运动过程；Analyst 是后处理工具，对计算结果进行各种处理。 图 1.1 EDEM 结构框架及功能 Creator——EDEM 的前处理工具 EDEM 的前处理工具 Creator 主要完成建模工作，包括：材料参数设置，确定颗粒形状、颗粒产生方法、几何设备导入及运动特性描述等。 2 Creator 的颗粒几何形状建模 现实世界中，颗粒状物质形状各异、千差万别，而形状对颗粒体系的运动情况又有着重要的影响。EDEM的前处理工具可以精确描述颗粒的几何外形，Creator通过球面填充技术，将颗粒的表面用若干球面的组合表征，不仅能体现颗粒的非球形特征，又可以使颗粒的接触满足球面接触的物理模型。 图 1.2 颗粒建模界面 图 1.3 采用球面填充方法表征颗粒形状 3 图1.4 各种形状的颗粒 颗粒工厂技术 EDEM 特有的颗粒工厂技术（Particle Factory TM），可以根据用户需要，设置颗粒的初始位置、生成速率、颗粒种类、粒径分布等。 图1.5 按正态分布生成的颗粒 4 图1.6 指定颗粒生成的位置（红色区域） EDEM 的材料数据库 EDEM 的材料数据库允许客户将所关注领域内的各种材料整理成库，在每次建模仿真时，直接从库里导出，不仅减少了用户建模时查找数据的繁琐工作，实现了相关数据的管理和积累。此外，EDEM 也内置了一些材料的特性参数供用户参考。 图1.7 Creator 中的材料库 丰富的接触模型 接触模型是离散单元法的重要基础，其实质就是拟静态下颗粒固体的接触力学弹塑性分析结果。接触模型的分析计算直接决定了粒子所受的力和力矩的大小。需要指出，...