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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EDEM35

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EDEM40

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FLUENT142

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 API164

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 v1.1.0171

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 v1.1.0189

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 v1.0.0197

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API203

10.6　EDEM扩展API205

10.6.1　EDEM扩展API205

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