大型离散元软件的功能特点

EDEM是英国DEM-Solution公司的产品之一，同时也是全球领先的离散元解决软件,该软件的主要功能是仿真、分析和观察粒子流的运动规律。离散单元法（Distinct Element Method，简称DEM）是美国学者Cundall P.A.教授在1971年研究基于分子动力学原理时首次提出来的，主

要应用于分析岩石力学问题，是一种不连续数值模拟方法。作为一种新兴的散料分析方法，离散元已经迅速成长起来。现在，制药、化学药品、矿物、原料处理，包括石油和煤气的生产、农业、建筑业、技术工程等很多产业都已应用EDEM进行设计，并取得了较好的效果。

利用EDEM可以解决物体的混合和分离、收缩破裂和凝聚、颗粒的损伤和磨损、固－液流的条件、机器部件对颗粒碰撞的力学反应、腐蚀、颗粒的包装和表面处理、热和质量传递、化学反应动力学、沉降和颗粒从固液体系中的去除、危险物料的处理、干湿固体的压缩、粘性和塑性力学、胶体和玻璃体的行为等诸多问题。并且EDEM 能够检查由颗粒尺度所引起的操作问题， 减少对物理原型和试验的需求，获得不易测量的颗粒尺度行为的信息，确定颗粒流对流体行为或机械的影响。

目前，离散元已经发展到三维可视化阶段，无论是其操作的简便性、可视化功能，还是其后处理功能都有很大的提升。更具特色的是还增加了流固耦合这种复杂问题的处理模块，进而完善了整个软件的分析功能。将EDEM 与现有的CAE工具结合应用，能够快速简便地进行设计分析，进而减少开发成本和开发时间。

利用前处理器Creator进行建模

定义颗粒。颗粒的几何形状及物理性质等，可以是任意形状的颗粒。通过导入真实颗粒的CAD模型，准确描述它们的形状。通过添加力学性质、物料性质和其它物理性质来建立颗粒模型，并且在模拟过程中，把生成的数据储存到相应的数据库中。

定义颗粒所在的环境。创建几何、导入机械几何的CAD 模型、定义几何的动力学性质、用Particle Factory 工具定义颗粒的生成工厂等，都可以根据机械形状来高效生成颗粒集合， 其中机械形状可以作为固体模型或表面网格从CAD 或CAE 软件中导入。机械组成部分是可以集成的，并且可以对每个部分单独地设定动力学特性。

利用DEM求解器Simulator进行动态模拟

动态模拟不仅能够快速、有效地监测离散颗粒间的碰撞，还能够选用动态时间步长。软件既可以在单个处理器上运行，也可以在Windows、Linux 和Unix环境下的多处理平台上运行。并提供一系列接触力学模型，用户自定义模型也可通过应用界面很简单地植入，同时，通过模型参数的可视化图表分析模拟结果，从而快速地识别其趋向和修正结果。

利用后处理器Analyst 进行数据的分析和处理

EDEM 中的数据分析和可视化工具， 使我们可以详细地研究3D 视频动画及剖面图、生成初始数据及用户自定义参数数据的图表、瞬态分析、基于粒子群的空间分析、颗粒跟踪及向量图、接触和结构的可视化等模型结果（见图1）。

利用EDEM 可以得出如下数据： 与机器表面相互作用的颗粒集合内部行为，系统组分间碰撞的强

度、频率和分布，每个颗粒的速度、位置和一个颗粒集合中颗粒碰撞、磨损、聚合和松解相关的能量，亚颗粒结构的结构完整性和力链。利用EDEM强有力的后处理工具，可以确定颗粒的系统行为，从而修改模型，以便更好地进行模拟，并朝我们所希望的解迭代（见图2、3）。

利用离散单元法进行模拟

EDEM利用离散单元法进行计算， 其基本思想是把介质看作由一系列离散的独立运动的单元（粒子）所组成，单元的尺寸是细观的。利用牛顿第二定律，建立每个单元的运动方程，并用显示中心差分法求解，整个介质的变形和演化由各单元的运动和相互位置来描述。在解决连续介质力学问题时，除了边界条件以外，还必须满足本构方程、平衡方程和变形协调方程3 个条件。进行离散元数值计算时，往往通过循环计算的方法，跟踪计算材料颗粒的移动状况。

每一次循环包括两个主要的计算步骤。首先，由作用力、反作用力原理和相邻颗粒间的接触本构关系，确定颗粒间的接触作用力和相对位移。其次， 由牛顿第二定律确定由相对位移在相邻颗粒间产生的新的不平衡力，直至要求的循环次数或颗粒移动趋于稳定或颗粒受力趋于平衡。并且计算过程，按照时步迭代遍历整个颗粒体，计算时间的长度可以根据需要自行设定（见图4）。

DEM Solutions公司是全球领先的颗粒力学模拟软件和技术的供应商。公司的旗舰产品 EDEMTM可以用来模拟和分析颗粒行为，并为颗粒、流体和机械力学的结合提供一个平台。DEM Solutions公司成立于2002年，总部设在英国爱丁堡，它始于爱丁堡大学和纽卡斯尔大学的研发中心，公司的顾问团队有超过十年的颗粒力学模拟经验，通过模拟和分析颗粒尺度

现象，公司和用户合作解决设计和生产问题。

在对工业过程进行颗粒尺度的描述、建模和分析方面，公司提供了世界一流的技术。

DEM Solutions 专注于用公司的技术和其它任何相关的CAE工具来提供工程解决方案。公司的专家可以对模型循环各阶段提供帮助，包括对颗粒性质的试验测量和模型建立以及模拟结果的分析和理解。

DEM Solutions公司有大量经验解决大部分工程都包含的多尺度模型、颗粒尺度模型和连续介质模型的耦合现象，如应力分析、热和质量传递、化学动力学等。公司在流体流动起着关键作用的多相流模型方面也能够提供支持。

DEM Solutions提供用于过程优化、机械设计和生产发展的强有力工具。我们的软件为颗粒、流体和机械力学的结合提供了一个平台，这种结合水平对过程的完全理解是十分重要的。

DEM Solutions和专业硬件供应商紧密合作以保证提供最优的硬件解决方案，可以根据您的系统优化我们的软件或者提供硬件/软件整合解决方案。

EDEM现已广泛应用于航空航天、能源化工、矿物加工、制药、农业、材料等行业中。

EDEMTM是世界上第一个用现代化离散元模型科技设计的用来模拟和分析颗粒系统处理和生产操作的通用CAE软件。

使用EDEM，可以快速、简便的为我们的固体颗粒系统建立一个参数化的模型，可以通过导入真实颗粒的CAD模型来准确描述它们的形状，通过添加力学性质、物料性质和其它物理性质来建立颗粒模型，并且在模拟过程中把生成的数据储存到相应的数据库中。

利用EDEM的Particle FactoryTM技术，可以根据机械形状来高效生成颗粒集合，其中

机械形状可以作为固体模型或表面网格从CAD或CAE软件中导入。机械组成部分是可以集成的，并且可以对每个部分单独地设定动力学特性。

EDEM也是世界上第一个可以通过与CFD软件耦合来对固－液/气相系统进行颗粒尺度模拟的CAE软件。当颗粒间或颗粒和壁面相互作用对系统行为很重要时，EDEM这项独特的技术就能够使我们完成此类问题的模拟分析。

EDEM也可以和FEA工具相耦合，可以模拟机械组分的动态载荷并且可以直接将结果输出到结构分析工具中。

总之，EDEM是一个强有力的CAE工具，利用其独特的功能，我们就能以一种更加准确的方式对颗粒处理及其生产操作进行研究，从而产生一种与以往不同的崭新的认识。

EDEM是当今世界上第一个使用最新的离散元模型技术来模拟和分析颗粒运动及其生产过程的工程仿真软件。使用EDEM，可以快速、简便的为颗粒固体系统建立一个参数化的模型，可以通过导入真实颗粒的CAD模型来准确描述它们的形状，通过添加机械性质、物料性质和其它物理性质来建立颗粒模型，并且在处理过程中，可以把产生的数据储存在相应的数据库中。利用EDEM的Particle FactoryTM技术，可以根据机器形状来高效生成颗粒集合，其中机器形状可以作为固体模型或网格从CAD或CAE系统中导入。机器组成部分是可以集成的，并且可以对每个部分单独的设定动力学特性。EDEM也是世界上第一个可以通过与CFD软件耦合来对固－液相系统进行颗粒尺度的模拟的CAE软件。当颗粒间或颗粒和壁面相互作用对系统行为很重要时，EDEM种这项独特的技术就能够使我们完成此类型的模拟分析。EDEM也可以和FEA工具相耦合，可以模拟机械组分的动态载荷并且可以直接将结果输出到结构分析工具中。总之，EDEM是一个强有力的CAE工具，利用其独特的功能，能以一种更加准确的方式对颗粒处理及其生产操作进行研究，从而产生一种与以往不同的崭新的认识。益处检查由颗粒尺度现象所引起的操作问题减少对物理原型和试验的需求，降低生产成本。获得不易测量的颗粒尺度级的行为信息，提高操作安全性。确定颗粒流对流体行为或机械的影响，优化设计。应用领域混合和分离 收缩、破裂和凝聚颗粒的损伤和磨损固－液流的条件机器部件对颗粒碰撞的机械反应腐蚀颗粒的包装和表面处理热和质量传递 化学反应动力学沉降和颗粒从固液体系中的去除危险物料的处理 干湿固体的压缩 粘性和塑性力学胶体和玻璃体行为