本案例包括以下幾部分:
- 介紹
- 前提
- 問題描述
- 設置
- 求解
- 后處理
1-介紹
本案例使用自定義顆粒工廠和顆粒體積力接口,實現顆粒替換功能。
案例重點:
- 加載顆粒體積力API;
- 加載自定義顆粒工廠API;
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。EDEM版本2.7
3-問題描述
球磨機內鋼球和破碎物碰撞,一定時間后,破碎物裂成小顆粒,通過API實現破碎過程。
4-設置
步驟一:DEM文件生成
1) 打開EDEM軟件
2) 點擊File>Save As…
3) 選擇一個保存路徑,輸入dem文件名,本案例文件名Replace.dem,點擊Save(路徑名和文件名不能出現漢字)
步驟二:模型
1)設置模型全局參數
(1)單位設置:
點擊Tools>Opetions…,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
(1)右擊Material加號,命名為particle。具體設置如圖。右擊Interaction加號,出現particle。具體設置如圖。

(2)設置幾何材料Steel,物性參數和接觸參數設置如圖。

步驟四:定義顆粒模型
(1)切換到Particles選項卡,添加顆粒Whole,設置Radius:20 mm,Material選擇particle,點擊Calculate Properties,彈出窗口,保持默認選項,點擊OK。


(2)繼續添加顆粒Fraction和10mm_spheres,具體參數如圖。


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)切換到Geometry選項卡,Import幾何模型,重命名為mill,並添加Dynamic運動形式,從0.4s開始轉動。具體參數如下。

(2)添加幾何模型Cylinder,命名為wall,材料設為steel,具體參數如圖。
(3)添加幾何模型Cylinder,命名為factory,type為Virtual,具體參數如圖。切換至Factories選項卡,本案例需要添加三個顆粒工廠,一個顆粒工廠生產Whole顆粒,一個顆粒工廠生產10mm_spheres,一個是自定義顆粒工廠(調用API)。Velocity設置為Z:-1 m/s。




步驟六:定義物理模型
(1)點擊Physics,Interaction選擇Particle to Particle,Model選擇Hertz-Mindlin with bonding。

(2)Interaction選擇Particle to Geometry,Model選擇Hertz-Mindlin with bonding。
(3)Interaction選擇Particle Body Force,Model選擇API:ParticleReplacement。

步驟七:定義環境
(1)修改計算域:切換Geometry選項卡,取消勾選Auto Update from Geometry,Gravity,切換至Globals選項卡,設置為z方向:-9.81m/s2。
(2)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 checkbox,設置Fixed Time Step為20%。
(2)Total Time設為5 S,Target Save Interval 設為 0.005s,本案例計算總時間為5秒,保存間隔0.005秒。
步驟二:設置網格
(1)設置Cell Size為6 Rmin。(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)

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。
(4)計算結果如圖。

6-后處理
步驟一:顆粒顯示
(1)顆粒Type一共有三種,分別為Whole、Fraction和10mm_spheres,設置成不同的Color。





步驟二:斷裂Bond數目線形圖
(1)切換至Create Graph模式Line Graph選項卡,Select Element中Group選擇Bond,Y-axis設置Number of Broken Bonds,點擊Create Graph。顯示Fraction-Fraction之間的Bond斷裂數目隨時間變化。


