颗粒系统的离散元素法分析仿真PDF电子书下载

1　离散元素法的基本原理 1

1.1　离散元素法的起源 1

1.1.1　颗粒材料与离散元素法 1

1.1.2 离散元素法的产生 1

1.1.3 离散元素法求解问题的基本思想 1

1.1.4　二维离散元素法 2

1.1.5　三维离散元素法 2

1.1.6 可变形块体离散元素法 2

1.2　离散元素法国内外的发展状况 3

1.2.1 离散元素法的发展演变 3

1.2.2　接触模型研究进展 4

1.2.3　颗粒形状模型的研究进展 5

1.2.4　接触判断的研究进展 6

1.2.5 离散元素法与其他数值方法耦合研究的进展 7

1.3　离散元素法的基本原理与力学模型 7

1.3.1 离散元素法的基本原理 7

1.3.2 离散元素法的颗粒模型 8

1.3.3　颗粒模型运动方程 10

1.4　离散元素法的力学参量 11

1.4.1 离散元素法颗粒模型的接触刚度 11

1.4.2 离散元素法颗粒模型的接触阻尼 13

1.5　离散元素法的接触判断算法 15

1.5.1　接触判断算法的意义 15

1.5.2 网格单元法的原理 16

1.5.3　颗粒接触的网格单元法的检索过程 16

1.6　离散元素法的求解实现 18

1.6.1 离散元素法求解的组成部分 18

1.6.2 离散元素法的求解过程与方法 18

1.6.3 离散元素法的接触力与位移的计算 18

1.6.4 离散元素法的迭代的时间步长 20

1.6.5 离散元素法的求解程序流程 20

2　EDEM预备知识 34

2.1　EDEM概述 34

2.2　EDEM的安装与启动 35

2.2.1 获取EDEM 35

2.2.2 安装EDEM及其授权软件 37

2.2.3　激活EDEM许可证 39

2.2.4 启动EDEM 40

2.2.5　疑难解答 40

2.3　EDEM的文件类型 41

2.3.1　EDEM工作文件类型 41

2.3.2 EDEM的导入／导出文件类型 42

3　EDEM快速入门 44

3.1　EDEM的主功能界面 44

3.1.1 选项卡面板 45

3.1.2　模型显示器 45

3.1.3　显示器控制面板 45

3.1.4 数据浏览窗口 45

3.1.5　整理用户界面 46

3.2　模型创建 46

3.2.1　设置参数、物理和材料属性 47

3.2.2　定义原型颗粒 48

3.2.3　定义几何体 50

3.2.4　设定仿真区域 51

3.2.5　创建颗粒工厂 52

3.3　仿真计算 52

3.3.1　设定时间步长和仿真时间 52

3.3.2　定义网格尺寸 53

3.3.3　仿真运行 53

3.4　数据分析 54

3.4.1　观察仿真过程 54

3.4.2　设置显示方式 54

3.4.3　颜色标识 55

3.4.4 网格单元组 56

3.4.5　截断分析 57

3.4.6　选择组集 58

3.4.7　其他工具 58

3.4.8　绘制图表 58

3.4.9　分析导出数据 60

3.4.10　生成截图 61

3.4.11　制作视频 62

4　模型创建 64

4.1　EDEM模型创建界面 64

4.1.1　选项卡面板 64

4.1.2　模型显示器 64

4.1.3　显示器控制面板 65

4.1.4 数据浏览窗口 66

4.1.5 工具栏 67

4.1.6 菜单栏 67

4.2　设置全局变量 70

4.2.1　仿真模型注册 71

4.2.2　接触模型 71

4.2.3　重力设置 72

4.2.4　材料设置 72

4.3　定义原型颗粒 73

4.3.1 创建（或导入）新的颗粒 73

4.3.2　定义颗粒几何特性 73

4.3.3　定义颗粒材料特性和物理特性 74

4.3.4　颗粒限定 74

4.3.5　导出颗粒 74

4.3.6 自定义颗粒属性 74

4.3.7　创建自定义颗粒属性 75

4.4　定义几何模型 75

4.4.1　创建一个几何元素 75

4.4.2　导入一个几何模型 76

4.4.3　合并几何元素 77

4.4.4　定义几何体属性 77

4.4.5　定义几何体运动特性 77

4.4.6　将一个几何体设定为颗粒工厂 79

4.5　设定仿真区域 79

4.5.1　仿真区域 79

4.5.2 周期性边界（Periodic Bondaries） 79

4.6　颗粒工厂 79

4.6.1 定义静态／动态颗粒工厂 79

4.6.2　设定初始条件 80

5　仿真计算 83

5.1　仿真计算界面 83

5.1.1　选项卡面板 83

5.1.2　模型显示器 83

5.1.3　显示器控制面板 84

5.1.4　仿真求解报告 85

5.1.5　工具栏 86

5.1.6　菜单栏 86

5.2　仿真计算过程 87

5.2.1 设置时间步长和仿真时间 87

5.2.2　设定网格尺寸 87

5.2.3　运行仿真 87

5.3　仿真计算设置 87

5.3.1 时间步长设置 87

5.3.2 网格设置 88

5.3.3　碰撞判断 89

5.3.4　存储碰撞数据 89

5.3.5　运算处理器设置 89

5.3.6　开始和停止仿真模拟 90

5.4　仿真时间预测的相关说明 90

5.4.1 时间步长 90

5.4.2　Hertz接触模型 90

5.4.3　弹性碰撞 91

5.5　缩减仿真时间 91

5.5.1　仿真参数 91

5.5.2　数据浏览器 91

5.5.3 自动更新选项 92

5.5.4　网格尺寸 92

5.5.5 区域尺寸 92

5.5.6　硬件与驱动更新 92

6　数据分析 93

6.1　数据分析界面 93

6.1.1　选项卡面板 93

6.1.2　模型显示器 94

6.1.3　显示器控制面板 94

6.1.4 数据浏览窗口 94

6.1.5 工具栏 94

6.1.6 菜单栏 95

6.2　模型显示设置 96

6.2.1　几何体显示 96

6.2.2　颗粒显示 96

6.2.3　接触显示 97

6.2.4 粘结显示 98

6.3　颜色标识 99

6.3.1　静态着色 99

6.3.2　属性着色 99

6.3.3　颜色图标 101

6.4　网格单元组 101

6.4.1 为网格单元组添加元素 101

6.4.2　设置网格单元组覆盖区域 101

6.4.3 网格单元组属性卡 101

6.4.4 网格单元组的颜色标识 104

6.5　截断分析 105

6.5.1 平面截断 106

6.5.2　切片截断 106

6.5.3 区域边界截断 107

6.6　其他工具 107

6.6.1　指定选择组集 107

6.6.2　标尺 108

6.6.3　量角器 109

6.6.4 网格比例尺 109

6.7　制作视频 110

6.7.1　预备设置 110

6.7.2　视频设置 110

6.7.3　录制视频 111

6.8　导出数据 112

6.8.1　导出配置设置 112

6.8.2　常规设置 113

6.8.3　属性卡设置 113

6.8.4　结果截短 117

7　仿真结果的图表绘制与生成 119

7.1　绘制直方图 119

7.1.1　Select Element区域 120

7.1.2　设定X轴属性 120

7.1.3　设定Y轴属性 122

7.1.4　直方图设置 123

7.1.5　生成图表 124

7.2　绘制折线图 125

7.2.1 图表元素的选择 125

7.2.2　设定X轴属性 125

7.2.3　设定Y轴属性 125

7.2.4　折线图设置 127

7.2.5　创建图表 127

7.3　绘制散点图 127

7.3.1　图表元素的选择 127

7.3.2　设定X轴属性 127

7.3.3　设定Y轴属性 129

7.3.4　散点图设置 131

7.3.5　散点图的生成 131

7.4　绘制饼状图 132

7.4.1 图表元素选择 132

7.4.2　定义属性 133

7.4.3　饼状图设置 135

7.4.4　饼状图的生成 135

7.4.5 网格单元组的饼状图示例 135

7.5　生成截图 137

7.5.1　保存单个图像 137

7.5.2　保存多个图像 137

8　EDEM-CFD耦合 139

8.1　EDEM与FLUENT的耦合模块 139

8.1.1　启动FLUENT中的EDEM方案配置设置面板 139

8.1.2　EDEM方案配置面板的设置 140

8.1.3　EDEM输入文件 141

8.1.4 手动设置FLUENT 142

8.1.5　FLUENT的耦合模型 142

8.2　EDEM-CFD耦合理论 144

8.2.1　EDEM-CFD阻力模型 144

8.2.2 EDEM-CFD升力模型 145

8.2.3 EDEM-CFD热传递模型 146

8.3　时间匹配 147

8.4　EDEM-CFD耦合应用 147

9　EDEM动力学耦合 151

9.1　EDEM与Easy5的动力学耦合的一般步骤 151

9.1.1 在EDEM中设置Easy5耦合 151

9.1.2　在Easy5中设置EDEM耦合 151

9.1.3　在EDEM中设置同步耦合 152

9.1.4 设置EDEM的输入输出 152

9.2　EDEM动力学耦合简单实例 154

9.2.1 创建一个EDEM模型 154

9.2.2　创建一个Easy5模型 158

9.2.3 Easy5仿真模型与EDEM模型之间的耦合 161

9.2.4　EDEM动力学耦合的仿真计算 162

9.2.5　EDEM动力学耦合的数据分析 163

10　EDEM API 164

10.1 EDEM API概要 164

10.1.1　EDEM插件的创建过程 164

10.1.2 EDEM的仿真过程 164

10.2　自定义接触模型插件 165

10.2.1 自定义接触模型插件概要 165

10.2.2　创建自定义接触模型插件 166

10.2.3　创建和编译新的接触模型 167

10.2.4　使用新的接触模型插件 168

10.2.5　使用EDEM数据分析模块验证新的接触模型 168

10.2.6 接触模型API v1.1.0 171

10.2.7 自定义接触模型插件范例 182

10.3 自定义颗粒体力插件 184

10.3.1 自定义颗粒体力插件概要 184

10.3.2　创建自定义颗粒体力插件 184

10.3.3 颗粒体力API v1.1.0 189

10.3.4 自定义颗粒体力插件范例 194

10.4 自定义颗粒工厂插件 197

10.4.1 自定义颗粒工厂插件概要 197

10.4.2 颗粒工厂API v1.0.0 197

10.4.3 自定义颗粒工厂插件范例 202

10.5 自定义阻力模型插件 203

10.5.1 自定义阻力模型插件概要 203

10.5.2 阻力模型API 203

10.6　EDEM扩展API 205

10.6.1　EDEM扩展API 205

10.6.2 自定义颗粒属性 205

11　EDEM应用实例 210

11.1　螺旋喂料机 210

11.1.1　创建模型 210

11.1.2　运行仿真 215

11.1.3　分析结果 216

11.2　半自磨机 220

11.2.1　创建模型 220

11.2.2　运行仿真 223

11.2.3　分析结果 223

11.3　输送带 225

11.3.1　创建模型 225

11.3.2　运行仿真 229

11.3.3　分析结果 230

12　离散元素法的工业应用 233

12.1　离散元素法的工业应用概况 233

12.1.1 DEM应用领域的拓展 233

12.1.2　DEM工业应用的特征 233

12.1.3 DEM工业应用的问题及挑战 234

12.1.4　DEM工业应用的分类 235

12.2　球磨机的离散元素法仿真分析 237

12.2.1　球磨机的结构原理与工作参数 237

12.2.2　球磨机DEM仿真模型 238

12.2.3　球磨机仿真结果分析 239

12.2.4　球磨机的DEM模型仿真总结 241

12.3　离散元素法在行星磨机仿真分析方面的应用 241

12.3.1　行星磨机的工作原理和结构 241

12.3.2 离散单元法在行星磨机设计分析中的应用 243

12.3.3　行星磨机仿真模型 243

12.3.4　行星磨机仿真结果及分析 243

12.4　离散元素法在螺旋输送机仿真分析方面的应用 244

12.4.1　螺旋输送机的结构、工作原理及其设计分析 244

12.4.2　螺旋输送机仿真模型的建立 245

12.4.3 离散元素法仿真结果 247

12.5　离散元素法在装载机仿真分析方面的应用 249

12.5.1　装载机的结构和工作原理 249

12.5.2 离散元素法在装载机设计分析中的应用 250

12.5.3　装载机仿真模型 251

12.5.4　前卸式装载机仿真结果与分析 252

12.6　离散元素法在拉铲挖掘机仿真分析方面的应用 253

12.6.1　拉铲挖掘机的结构和工作原理 253

12.6.2 离散单元法在拉铲挖掘机设计分析中的应用 253

12.6.3　拉铲挖掘机仿真模型的建立 254

12.6.4　拉铲挖掘机仿真结果及分析 256

12.7　离散元素法在气力输送仿真分析方面的应用 257

12.7.1 气力输送的工作原理、组成和分类 257

12.7.2 离散元素法在气力输送仿真分析中的应用 258

12.7.3　气力输送仿真模型 258

12.7.4 气力输送系统仿真结果及分析 259

12.8　离散元素法在振动筛筛分仿真分析方面的应用 261

12.8.1　振动筛的功能、工作原理和特点 261

12.8.2 离散元素法在振动筛仿真分析中的应用 261

12.8.3　振动筛仿真模型 262

12.8.4　振动筛系统仿真结果及分析 262

12.9　离散元素法在混合机仿真分析方面的应用 264

12.9.1 混合机的工作原理和结构 264

12.9.2 离散元素法在混合机仿真分析中的应用 265

12.9.3 混合机的DEM仿真模型 265

12.9.4　混合机仿真结果及分析 265

12.9.5 混合机的DEM模型仿真小结 267

12.10　离散元素法在喷丸强化仿真分析方面的应用 268

12.10.1　喷丸强化工艺概况 268

12.10.2 离散元素法在喷丸强化工艺方面应用的发展 268

12.10.3　喷丸强化工艺过程的离散元模型 269

12.10.4　喷丸强化工艺过程仿真计算结果及分析 270

12.11　DEM静电耦合的应用 271

12.11.1　静电效应的DEM仿真 271

12.11.2　静电照相复制技术与墨粉静电粘结 272

12.11.3 月球表面静电效应 273

12.12　DEM的其他应用 274

12.12.1 立式辊磨与中速磨的离散元素法仿真 274

12.12.2 离散元素法在回转窑仿真分析中的应用 276

12.12.3 离散元素法在搅拌研磨装置仿真分析中的应用 277

12.12.4 离散元素法在冲击破碎／粉碎装置仿真分析中的应用 279

12.12.5 离散元素法在流化床气流粉碎装置仿真分析中的应用 279

12.12.6 离散元素法在推土机仿真分析中的应用 280

12.12.7　正交切削过程的仿真 282

12.12.8　弹性薄膜的仿真 283

附录1　接触模型 295

附录2　颗粒的体力 299

附录3　材料属性数据库 301