//2018-12-13 10:49:34 PartiSim修改
本案例包括以下幾部分：
1. 介紹
2. 前提
3. 問題描述
4. 設置
5. 求解
6. 后處理
１－介紹
本案例介紹如何使用EDEM進行模擬分析。
模型為半自磨機，用於破碎大粒徑礦石。
案例重點：
- 幾何模型運動；
- 選擇物理量進行數據導出；
- 研究球磨機內襯相對磨損；
- 基於導入的CAD網格建立網格單元組；
- 生成相對速度－碰撞次數直方圖。
２－前提
本案例假定用戶熟悉windows軟件界面風格，並對EDEM界面較為熟悉。
３－問題描述
本案例的計算域如圖所示。顆粒在計算域內生成並在重力的作用下落至半自磨機中，半自磨機作旋轉運動，帶動顆粒運動。相對磨損程度主要根據幾何模型上的累積力或能量來判定。幾何模型上某區域累積力或能量值越大，說明越容易磨損。
４－設置
步驟一：ＤＥＭ文件生成
１）打開ＥＤＥＭ軟件
EDEM2018啟動界面
２）ＥＤＥＭ２０１８版主界面如下圖所示，本案例在Win7系統下運行，
EDEM2018主界面
主菜單有四個選項：
- Ｆｉｌｅ：進行一些打開和保存案例操作。
- Ｔｏｏｌｓ：里面有Ｏｐｔｉｏｎｓ選項，可以設置單位，導入顆粒模板、ａｐｉ文件，自定義鼠標操作和顯示窗口部件管理。
- Ｖｉｅｗ：軟件主題選擇，有夜間模式和白天模式兩種。
- Ｄｉｓｐｌａｙ：選擇顯示窗口個數和排列方式，與ｆｌｕｅｎｔ等軟件類似。
- Ｈｅｌｐ：幫助文檔和軟件版本號。
快捷菜單：最左邊三個按鈕經常用到，分別為Ｃｒｅａｔｏｒ＼Ｓｉｍｕｌａｔｏｅ＼Ａｎａｌｙｓｔ，這是ＥＤＥＭ三個主要功能區切換按鈕，可以點擊切換至不同界面。位於主菜單下方，和ＡＮＳＹＳ ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ等軟件類似，其中選項位置可以依據個人習慣拖動到其他位置。
３）點擊Ｆｉｌｅ＞Ｓａｖｅ Ａｓ…
４）選擇一個保存路徑，輸入ｄｅｍ文件名，點擊Ｓａｖｅ（路徑名和文件名不能出現漢字）。
步驟二：模型
設置模型全局參數
（１）單位設置：
點擊主菜單Ｔｏｏｌｓ＞Ｏｐｔｉｏｎｓ…，進入Ｕｎｉｔｓ選項卡，單位設置如圖所示。
（２）輸入模型名稱及其描述：點擊Ｃｒｅａｔｏｒ Ｔｒｅｅ下的Ｐｒｏｊｅｃｔ選項，在出現的Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ窗口中出現Ｔｉｔｌｅ和Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ文本框，內容隨意。
步驟三：定義顆粒和幾何體材料
顆粒材料和幾何體材料屬性按照實際情況設置。確保所有材料屬性和接觸屬性設置完整，若有遺漏選項則無法開始模擬。材料參數可以自己輸入，也可以從ＧＥＭＭ材料庫中導入。本案例從ＧＥＭＭ材料庫中導入材料屬性。
從ＧＥＭＭ材料庫選擇材料：
（１）右擊Ｂｕｌｋ Ｍａｔｅｒｉａｌ＞Ｏｐｅｎ ＧＥＭＭ Ｗｉｚａｒｄ，選擇Ｓｅａｒｃｈ ｂｙ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，點擊Ｎｅｘｔ。
（２）選擇Ｓｍａｌｌ一項，本案例屬於小規模工況。點擊Ｎｅｘｔ。
（３）選擇１０００－１５００ ｋｇ／ｍ３。點擊Ｎｅｘｔ。
（４）輸入堆積角４０°。點擊Ｎｅｘｔ。
材料庫會根據以上輸入的三個參數篩選出１０個最匹配的材料。
（５）選擇圖中高亮的一個材料，點擊Ｎｅｘｔ。由於材料庫版本原因，匹配出的材料可能不一致，本案例選擇相近的材料即可。
（６）勾選Ｍｅｄｉｕｍ Ｗａｌｌ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ一項，點擊Ｆｉｎｉｓｈ。
回到Ｃｒｅａｔｏｒ Ｔｒｅｅ。軟件自動從材料庫中導入顆粒材料和幾何模型材料。
（７）修改材料名稱（選中材料右擊，或Ｃｔｒｌ＋Ｒ），顆粒材料名改為“Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，幾何模型名稱改為“ｓｔｅｅｌ”。
（８）材料接觸屬性已經自動從材料庫中導入，如圖所示，如果手動設置材料屬性，一定要檢查每一項都填入。
步驟四：定義顆粒模型：
（１）展開Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ一項，顆粒名稱改為“ｐａｒｔｉｃｌｅ”，點擊Ｍｏｄｉｆｙ Ｓｈａｐｅ按鈕，選擇Ｄｕａｌ Ｓｐｈｅｒｅ。在ＥＤＥＭ中，復雜顆粒形狀的模擬是通多個顆粒進行堆疊形成，本案例選擇雙球堆疊，實際顆粒形狀根據需要選擇。
（２）點擊Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，選擇Ｓｐｈｅｒｅ，取消勾選Ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ，勾選Ａｕｔｏ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，
（３）在顯示窗口下方出現Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｐｈｅｒｅ窗口，設置如圖所示，通過坐標和半徑，確定顆粒模型形狀。
（４）點擊Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，設置如圖所示。本案例顆粒粒徑分布為３７.５ｍｍ～５０ｍｍ之間均勻分布。
步驟五：定義幾何模型：
ＥＤＥＭ軟件本身有幾何模型建模功能，但是不能建立復雜模型。本案例導入在其他三維建模軟件中建立完成的幾何模型，幾何文件格式為ＳＴＬ。
（１）右擊Ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ＞Ｉｍｐｏｒｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ…
（２）找到幾何文件所在路徑，選擇幾何文件ＳＡＧ＿Ｍｉｌｌ＿ｍｅｓｈ．ｓｔｌ，點擊打開。
（３）在彈出的對話框中，選擇單位，Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｓ，勾選Ｍｅｒｇｅ Ｓｅｃｔｉｏｎｓ，點擊ＯＫ。
（４）Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｉｍｐｏｒｔ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ設置如圖所示，點擊ＯＫ。對於ＳＴＬ文件的幾何模型，不需要ＥＤＥＭ執行任何Ａｃｔｉｏｎｓ。
（５）將導入的幾何模型，重命名為＂Ｍｉｌｌ＂，Ｍａｔｅｒｉａｌ選擇ｓｔｅｅｌ，Ｔｙｐｅ選擇Ｐｈｙｓｉｃａｌ。
定義幾何模型運動
本案例賦予幾何部件Ｍｉｌｌ作旋轉運動。
臨界轉速計算公式如下：
半自磨機以臨界轉速的６５－７５％運行。本案例轉速選用６５％臨界轉速，１.３ｒａｄ／ｓ。
（１）右擊Ｍｉｌｌ＞Ａｄｄ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ＞Ａｄｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｒｏｔａｔｉｏｎ
（２）在Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ欄目下，設置Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ：１ｓ，Ｉｎｉｔｉａｌ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：１.３ｒａｄ／ｓ。
（３）設置旋轉軸位置，旋轉方向根據右手螺旋定則確定，旋轉軸起點和終點坐標分別為（０，０，０）和（０,１０００,０）
步驟六：顆粒工廠創建
顆粒工廠是ＥＤＥＭ軟件專有名詞，用於指定顆粒生成時間＼地點＼方式。所有顆粒工廠必須基於幾何部件，部件Ｔｙｐｅ設置為“ｒｅａｌ”或“Ｖｉｒｔｕａｌ”。
（１）本案例顆粒工廠設置在Ｍｉｌｌ內，首先利用ＥＤＥＭ內建模工具建立一個圓柱體：右擊Ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ＞Ａｄｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ＞Ｃｙｌｉｎｄｅｒ
（２）重命名新建的圓柱體，右擊Ｎｅｗ Ｓｅｃｔｉｏｎ＞Ｒｅｎａｍｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ，輸入“ｆａｃｔｏｒｙ”
（３）設置Ｔｙｐｅ為Ｖｉｒｔｕａｌ，因為顆粒工廠實際上並不是半自磨機的部件。
（４）展開部件ｆａｃｔｏｒｙ，點擊ｃｙｌｉｎｄｅｒ，設置圓柱體的大小，以及旋轉軸起始點坐標，如圖所示。
（５）右擊ｆａｃｔｏｒｙ＞Ａｄｄ Ｆａｃｔｏｒｙ，基於新建圓柱體的顆粒工廠“New Factory 1”出現在ｆａｃｔｏｒｙ目錄下。
（６）顆粒工廠中需要設置的參數如圖箭頭所指，Ｆａｃｔｏｒｙ Ｔｙｐｅ為ｄｙｎａｍｉｃ，Ｔｏｔａｌ ｎｕｍｂｅｒ：３５００，Ｔａｒｇｅｔ Ｎｕｍｂｅｒ（ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）：１００００ｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ｓ，點擊Ｖｅｌｏｃｉｔｙ后小齒輪圖標，在彈出的對話框中，設置Ｚ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ：－５ｍ／ｓ。
步驟七：定義物理模型
本案例需要計算相對磨損，相對磨損程度主要根據幾何模型上的累積力或能量來判定。幾何模型上某區域累積力或能量值越大，說明越容易磨損。
（１）點擊Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ選擇Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｔｏ Ｐａｒｔｉｃｌｅ，Ｍｏｄｅｌ選擇Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ ｗｉｔｈ ＪＫＲ，點擊右下角齒輪圖標，設置模型參數如圖所示。
（２）Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ選擇Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｔｏ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ，Ｍｏｄｅｌ選擇Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ ｗｉｔｈ ＪＫＲ，點擊右下角齒輪圖標，設置模型參數如圖所示，勾選Ｒｅｃｏｒｄ Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｗｅａｒ。
步驟八：定義環境
（１）修改計算域：點擊Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，取消勾選Ａｕｔｏ Ｕｐｄａｔｅ ｆｒｏｍ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ，設置Ｙ方向坐標最小值：－２４５ｍｍ，最大值２４５ｍｍ
（２）Ｇｒａｖｉｔｙ設置為ｚ方向：－９．８１ｍ／ｓ２
（３）點擊Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，在Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ下勾選Ｙ，在Ｙ方向設置為周期性邊界條件。
（５）點擊Ｆｉｌｅ＞Ｓａｖｅ，保存設置。
５－求解
點擊Ｆｉｌｅ＞Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，或者在快捷菜單中點擊相應按鈕，切換至求解設置界面。
步驟一：設置時間選項
（１）取消勾選Ａｕｔｏ Ｔｉｍｅ Ｓｔｅｐ，設置Ｆｉｘｅｄ Ｔｉｍｅ Ｓｔｅｐ為３ｅ－４ｓ，Ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｔｉｍｅ ｓｔｅｐ會自動計算（～２０％）
（２）Ｔｏｔａｌ Ｔｉｍｅ設為５Ｓ，Ｔａｒｇｅｔ Ｓａｖｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ 設為０．０１ｓ，本案例計算總時間為５秒，保存間隔０．０１秒。
（３）勾選Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓａｖｅ，Ｆｕｌｌ Ｄａｔａ Ｓａｖｅ Ｅｖｅｒｙ設為５，
（４）點擊Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ Ｓａｖｅ，在Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄａｔａ選項卡下，勾選Base Particle Data, Velocity 和Angular Velocity ，其他不勾選。
（５）在Geometry Data選項卡下，勾選Base Geometry Data 和 Custom Properties ，其他不勾選。
（６）在Interaction Data選項卡下，勾選Contacts (Particle-Particle), Contacts (Particle-Geometry)和 Interaction based custom property data，其他不勾選。點擊ＯＫ。
一些不關注的信息可以選擇不保存，減小數據占用的存儲空間。
步驟二：設置網格和碰撞選項
（１）設置Cell Size為３Rmin。（Rmin代表最小顆粒半徑，網格大小一般為２～３倍最小顆粒半徑）
（２）勾選Track Collisions，彈出對話框，點擊ＯＫ。碰撞信息用於計算相對磨損程度。
步驟三：啟動模擬
（１）點擊顯示窗口下方，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ旁三角形按鈕，開始計算。
（２）快捷菜單中有Ａｕｔｏ Ｕｐｄａｔｅ按鈕，可以選擇關閉，減少模擬時間。如果想觀察模擬過程中顆粒運動狀態，點擊Ｒｅｆｒｅｓｈ Ｖｉｅｗｅｒ按鈕。
（３）模擬完成后，彈出提示窗口，點擊Ｆｉｎｉｓｈ。
６－后處理
點擊Ｆｉｌｅ＞Ａｎａｌｙｓｔ，進入ＥＤＥＭ后處理單元。
步驟一：顯示累積碰撞能量雲圖
（１）點擊Ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ＞ｆａｃｔｏｒｙ，取消勾選Ｄｉｓｐｌａｙ ｆａｃｔｏｒｙ，隱藏顆粒工廠。
（２）點擊Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，取消勾選Display All Particles，點擊右下角Ａｐｐｌｙ Ａｌｌ，隱藏所有顆粒。
（３）點擊Ｍｉｌｌ，Ｃｏｌｏｒ ｂｙ：Tangential Cumulative Contact Energy，Ｍｉｎ ｃｏｌｏｒ：Ｇｒａｙ
（４）其他設置如圖所示，取消勾選Ｍａｘ Ｖａｌｕｅ的Ａｕｔｏ Ｕｐｄａｔｅ，文本框內輸入１５０Ｊ。
步驟二：網格單元組統計
（１）右擊Setup Selections＞Add Selection＞Imported Geometry Bin Group，創建一個新的部件Imported Geometry Bin Group 01，
（２）點擊Ｉｍｐｏｒｔ按鈕，找到網格單元組文件 SAG_Mill_bins.stp。彈出對話框，單位選擇Millimeters，其他保持默認設置，點擊ＯＫ。
（３）Ｐｏｓｉｔｉｏｎ下，Link Position To Geometry選擇ＭＩｌｌ，網格單元組隨着Ｍｉｌｌ的旋轉而轉動。
（４） Display Mode選擇Always。
（５）在網格單元組內統計每個網格內顆粒質量，點擊Ｑｕｅｒｉｅｓ后Ｅｄｉｔ按鈕，操作如圖所示，
（６）點擊Ｄｉｓｐｌａｙ Ｏｐｔｉｏｎｓ后的Ｅｄｉｔ按鈕，在彈出的對話框中，設置如圖所示，點擊OK，在每個網格旁會顯示該網格內顆粒質量。
步驟三：繪制統計直方圖
（１）點擊快捷菜單中Create Graph按鈕，進入統計圖繪制單元。
（２）在Histogram選項卡下，參數設置如圖所示，
（３）X-axis選項卡下，Attribute設為Relative Velocity。Y-axis選項卡下，Primary Attribute設為Number of Collisions，Component選擇Total
（４）Settings選項卡下，取消勾選Current Time Step，Ｓｔａｒｔ和Ｅｎｄ時間選擇最后一個時間步，點擊Create Graph按鈕，相對速度－碰撞次數統計直方圖如圖所示。
步驟四：顆粒跡線顯示
（1）操作順序和設置如圖所示，本案例顆粒跡線從第4秒開始，繪制4~5秒所有時間步內顆粒運動軌跡。
EDEM官方教程鏈接：（內附幾何模型）
https://www.edemsimulation.com/courses/sag-mill-tutorial-2017/
本文鏈接：
https://www.cnblogs.com/PartiSim/articles/10102764.html