有限元与离散元

目前世界上结构计算方法一般分为有限元(FEM finite element method)、离散元(DEM discreteelement method)、还有边界元(EEM)。

有兴趣的朋友可以google以下,还是很有意思的。

有限元就是把计算的物体看成均匀单一材质,成为一整体,然后划分细小网格;离散元

就是按照物体本身实际物理模型,比如散沙、谷物、还有我研究的道碴,按照物理实体本身划分单元

利用牛二定律进行计算

道碴是散体,先前计算道碴变形都是利用有限元方法,但是由于道碴变形主要是道碴破裂,所以有限元不能更好

的反映道碴变形;同时有限元计算中不能允许大位移,这样就不连续了,但是道碴是有孔隙,在机车荷载作用下

能移动、错位。

但是有限元软件也并非对我研究毫无用处:

目前研究道碴受力断裂,其中有2个难题,第一是如何最大限度的仿真道碴形状,因为道碴形状

是影响受力重要原因,所以从道碴颗粒形状从二维发展到近期三维;形状从单一球形颗粒发展到球体组合,也有几个国家利用激光三维成像扫描,将道碴颗粒形状完全导入计算机中,然后获取形状参数,进而导入计算软件,科学还是美国人搞的深入,他们面临的问题是,形状太复杂了,计算太耗时;另一个就是道碴颗粒在他们离散元软件中是不可变形体,即道碴颗粒单元不能模拟破裂。第二问题就是微观上断裂的模拟,英国利用PFC3D,将几个球体捆绑起来,利用模拟捆绑的bond破裂模拟道碴破裂。

我目前采用的思路是:利用离散元软件,采用可变形体单元进行计算,

但是这个软件建立模型,生成单元手段比较单一,说白一点,人家比较笨,其实不怪人家笨,主要人家主要不是干这个的,人家主要计算岩石、地层、边坡的,正所谓术业有专攻。

但是有限元软件,比如我学习过的ANSYS有比较出色的建模特点,所以一条路就是

利用有限元建立道碴颗粒模型导入离散元软件

由ANSYS到3DEC , 下面的工作就是要做这个工作,欣喜与期待

希望以后一切顺利!

科学上给我人生感悟就是

天下事合久必分、分久必合

就像土木,经过长期发展以后建筑学、城市规划等等就从里面分家独立过日子了,

但是永远是一个整体,所以出色设计师,从整体入手,整体与局部,辩证统一

有限元与离散元也是,离散元从有限元发展而来,开始看来越来越远,但是某个时刻,还能重新走到一起合作!

目前世界上结构计算方法一般分为有限元(FEM finite element method)、离散元(DEM discreteelement method)、还有边界元(EEM)。

有兴趣的朋友可以google以下,还是很有意思的。

有限元就是把计算的物体看成均匀单一材质,成为一整体,然后划分细小网格;离散元

就是按照物体本身实际物理模型,比如散沙、谷物、还有我研究的道碴,按照物理实体本身划分单元

利用牛二定律进行计算

道碴是散体,先前计算道碴变形都是利用有限元方法,但是由于道碴变形主要是道碴破裂,所以有限元不能更好

的反映道碴变形;同时有限元计算中不能允许大位移,这样就不连续了,但是道碴是有孔隙,在机车荷载作用下

能移动、错位。

但是有限元软件也并非对我研究毫无用处:

目前研究道碴受力断裂,其中有2个难题,第一是如何最大限度的仿真道碴形状,因为道碴形状

是影响受力重要原因,所以从道碴颗粒形状从二维发展到近期三维;形状从单一球形颗粒发展到球体组合,也有几个国家利用激光三维成像扫描,将道碴颗粒形状完全导入计算机中,然后获取形状参数,进而导入计算软件,科学还是美国人搞的深入,他们面临的问题是,形状太复杂了,计算太耗时;另一个就是道碴颗粒在他们离散元软件中是不可变形体,即道碴颗粒单元不能模拟破裂。第二问题就是微观上断裂的模拟,英国利用PFC3D,将几个球体捆绑起来,利用模拟捆绑的bond破裂模拟道碴破裂。

我目前采用的思路是:利用离散元软件,采用可变形体单元进行计算,

但是这个软件建立模型,生成单元手段比较单一,说白一点,人家比较笨,其实不怪人家笨,主要人家主要不是干这个的,人家主要计算岩石、地层、边坡的,正所谓术业有专攻。

但是有限元软件,比如我学习过的ANSYS有比较出色的建模特点,所以一条路就是

利用有限元建立道碴颗粒模型导入离散元软件

由ANSYS到3DEC , 下面的工作就是要做这个工作,欣喜与期待

希望以后一切顺利!

科学上给我人生感悟就是

天下事合久必分、分久必合

就像土木,经过长期发展以后建筑学、城市规划等等就从里面分家独立过日子了,

但是永远是一个整体,所以出色设计师,从整体入手,整体与局部,辩证统一

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