ATCx DEM 2020 -颗粒过程的DEM建模-从概念化到工业应用

本文介绍了离散元法及其在解决粉末加工难题中的应用。介绍的用例包括使用Altair EDEM模拟双螺杆挤出机，以及使用EDEM和CFD研究气力输送的概念验证研究。

于2021年6月参加第二届牛郎星学术推广活动

演讲者：阿基姆·奥拉利耶博士，利默里克大学研究员
持续时间: 17分

本报告介绍了Altair EDEM和MotionSolve之间的联合仿真解决方案，使工程师能够将真实的散装材料负载引入他们的多体动力学仿真。

将EDEM与Altair AcuSolve计算流体动力学耦合，使工程师能够执行耦合CFD-DEM模拟，以精确模拟颗粒-流体系统，如流化床、喷涂、扩散等。本演讲从CFD概述开始，然后结合一些应用实例解释Altair EDEM - AcuSolve。

本次网络研讨会会议于2021年举办于与爱荷华州立大学的越野设备仿真和建模合作组织。该演示文稿包括在与研讨会相关的一系列行业应用程序中使用EDEM。bob电竞官方除了展示一些可以使用EDEM建模的可能颗粒材料，例如谷物，纤维或土壤。EDEM行业的例子包括农作物和土壤互动农业机械，重型设备和越野车。

本演讲重点介绍了用EDEM建模颗粒固体的考虑因素，介绍了校准的原理和重要性。此外，参加者将学习粗颗粒固体的校正和细颗粒材料(如粉末)的校正方法。另外的校准工具，如GEMM数据库，校准工具包和EDEM Cal也在本课程中介绍。目标和目标:粗颗粒固体建模方法粉末和土壤建模方法GEMM数据库EDEM校准工具包EDEM Cal工具

EDEM API简介概述了EDEM物理定制和后处理功能。介绍了EDEM的Python后处理接口EDEMpy，并展示了如何运行和修改分析脚本。此外，介绍了通过CPU和GPU API功能定制物理模型、定制工厂和粒子体力。

本演讲介绍了离散元方法和EDEM工作流，让与会者获得建立EDEM仿真的经验。目标和目的:识别EDEM软件的关键方面利用EDEM应用程序和工作流描述材料模型和材料校准发起求解器设置(CPU和GPU)bob电竞官方

Zoomlion重型工业一直在开发使用离散元素法（DEM）的混合收割机脱粒系统的仿真模型。优化性能参数，如谷物回收，晶粒损伤和最佳电力使用的晶粒损失是模型的总体目标。在合理的时间内处理具有不同材料性质的小型多个球体，以及大量粒子的处理是我们使用Altair的Edem软件成功处理的真正挑战。农业作物加工和粮食处理系统的一个重要表现指标是系统中发生的谷物的损害。

中联重科一直在与牵牛星的团队讨论和合作，以使研究这一重要性能参数成为可能。他们决心解决和解决世界建筑业和农业中被认为无法解决的问题。

在2021年5月的ATCx重型设备上展示。

演讲者：赛义德·侯赛因，中联重科高级机械工程师

持续时间:20分钟

现在几年来，多体动态（MBD）代码之间的共模，如Motionsolve和离散元素方法（DEM）软件，如EDEM，已被用于许多应用，例如车辆和材料运输。bob电竞官方一个缺失的链接是一个现实的轮胎模型，不仅可以以现实的方式与土壤材料相互作用，而且还显示出不同轮胎压力的影响，接触面积和所述接触区域上的接触面积和压力分布的影响。

对于非常软的材料，如带有高压轮胎的深泥，使用刚性轮胎是一个不错的近似。但对于较硬表面的轮胎，该方法存在一些不足。例如，轮胎的刚性表示将具有可忽略的滚动阻力，而真实轮胎上的压力分布的峰值在轮胎中心线的前方，产生了对运动的阻力力矩。在现实中，接触贴片面积并不依赖于下沉，而下沉依赖于接触面积，而接触面积依赖于载荷和内部压力。

本演示介绍了集成在EDEM中并将与MotionSolve一起使用的新PM FlexTire模型。介绍了建立和关联轮胎模型的要求，以及在淤泥、粘土和砂砾层上的几个应用实例。

在2021年5月的ATCx重型设备上展示。

演讲者：普拉特米勒技术研究员Jesper Slattengren

持续时间:20分钟

农产品的生产在加拿大是一个数十亿美元的产业，占全国GDP的近7%。虽然粮食生产系统对所种植的每一种产品都是复杂的和特定的，但在整个价值链中处理、处理和储存农产品方面存在挑战。

价值链系统中颗粒间相互作用的建模能力带来了显著的好处和见解。文中给出了两个工业实例，其中考虑了散粮储存和加工设备几何结构的影响。在一个案例中，详细了解了由于填充和储存细节导致的体积特性变化。在第二种情况下，几何设计细节在新型加工设备的开发过程中进行了虚拟优化。这导致了性能的提高和物理原型成本的降低。

在2021年5月的ATCx重型设备上展示。

演讲者：Ian Paulson，技术服务负责人——模拟和数值模拟草原农业机械研究所（PAMI）

持续时间:20分钟

通过薄膜层涂覆颗粒状固体对许多工业应用如种子和片剂涂层的感兴趣。bob电竞官方在种子加工中，种子通常涂有由肥料和作物保护产品组成的保护涂层。旋转鼓批涂料通常用于此目的。

以玉米种子为模型材料，采用离散元法(DEM)对种子包衣过程进行了模拟分析。采用两种包衣模型对种子的包衣均匀性进行了预测。喷涂的质量分布的球体在玉米种子,在涂层区停留时间和涂层质量的变异系数和停留时间的种子评估一系列的工艺条件,如旋转磁盘转速,液滴大小和挡板的安排和设计。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Mehrdad Pasha，粉末专家科学家，UCB Pharma
持续时间:20分钟

随着人们对电迁移率要求的不断提高，新型锂离子电池电极活性材料和组分的开发成为研究的热点。压延是电极生产的最后一步，是影响电极机械性能和电化学性能的关键工艺。

本报告提出一种使用离散元法(DEM)和Altair EDEM软件预测压延对电极材料、成分、厚度和机器行为的影响的方法。额外的调查为优化工艺提供了指导。总之，我们对压延工艺如何影响电极有了深入的了解，并为进一步的研究奠定了基础。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：慕尼黑工业大学副研究员David Schreiner
持续时间:24分钟

在建立军用车辆在可变形地形上运动分析的仿真模型时，往往忽略了动力系统的细节。这对于在低速时产生最大扭矩的电动汽车和混合动力汽车特别重要。最终很容易导致驱动轮打滑，牵引力降低，最终车辆会在土壤中自掘坟墓。

该报告讨论了简化的地形力学模型(ST)(如Bekker-Wong模型)不适合动态牵引控制研究的原因，并展示了Altair EDEM的复杂地形力学模型(CT)如何可以使用ASCI接口与多体动力学软件Adams进行联合仿真。

本演示的重点是一辆8x8运输车（带和不带TCS）。为了建立牵引控制系统模型，采用PD控制器对低速时的滑移速度和高速时的车轮滑移速度进行控制。土壤模型已与Pratt&Miller沙箱相关联，并在联合模拟中使用35%的爬山来调整TCS参数。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：普拉特米勒工程技术研究员Jesper Slattengren
持续时间:20分钟

气动输送管道由于空间限制、场地位置或接收筒仓和料斗的位置而发生一系列方向变化。在气力输送过程中，当乳粉和空气在管道周围流动或流动方向发生变化时，颗粒由于惯性、重力和离心作用形成绳状结构。这种颗粒绳的形成会导致颗粒分层、再团聚、沉积和管道堵塞，特别是在处理粘性粉末时。

本研究重点介绍了新型流动辅助管道弯曲的设计和优化，防止粉末沉积，管道堵塞并提高产量。通过将Altair Edem与有针对性实验支持的计算流体动力学（CFD）耦合的Altair Edem来研究这种助剂的几种概念设计。集成到先导式传送试验台中的最佳流动辅助设计导致比类似的试验台多的绳索分散，具有传统的弯曲。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Akeem Olaleye，利默里克大学
持续时间:24分钟

颗粒加工是医药产品和工艺开发、制造以及药物传递的核心活动之一。粉末性能和加工性能直接影响工艺稳健性、成品率和最终产品性能(药物传递) 

产品和工艺开发工作通常是通过实验试验和误差方法耗时和昂贵的。离散元素方法（DEM）建模和其他机制方法，可以实现创建数字沙箱的工具。工程可以利用这些工具进行设备表征，工艺参数优化，目标性能调整，快速流程开发和节省成本，最终向市场提供更快的产品（患者福利）。该应用是bob电竞官方多样的，来自批量或连续混合，微粉化，片剂制作，涂层或使用CFD-DEM用于干粉吸入器和药物递送的方法。 

本报告将讨论DEM和CFD-DEM建模在制药生产中bob电竞官方的应用。将解释符合法规标准的模型开发、验证和实现的关键方面。一种新的混合机器学习-DEM方法将被引入，用于扩展DEM运行，以便在减少计算费用和时间的情况下，快速地将DEM建模到真实的过程时间(小时)。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：尼玛·雅兹丹帕纳博士，院长
持续时间:24分钟

无论期望与否，颗粒破碎可以发生在处理颗粒材料在工业。对于破坏严重影响材料流动的情况，唯一可行的选择是在DEM环境中描述它。多年来，人们提出了几种强大的方法，但只有极少数适合用于大规模模拟。

该演示展示了一个这样的模型，该模型已在Altair EDEM中实现，以描述脆性材料的体破碎。它是基于一种新的含球的随机粒子置换方法。它解释了断裂能的变异性和尺寸依赖性，当颗粒不断裂时减弱，碎片尺寸分布依赖于应力能。给出了模型验证和EDEM验证的结果，证明了该方法的高保真度，并给出了在选定破碎机破碎预测中的应用实例。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Marcelo Tavares教授，大学联邦德里奥德Janeiro
持续时间:25分钟

离散元素方法在学术界和工业中造成了不断的关注。虽然在开源中报告了巨大的成功，但在将DEM建模到制药过程开发时，存在许多实际挑战。在这次谈判中，将与讨论有关福利的讨论，共享DEM应用的经验。bob电竞官方将更详细地给出对平板涂层工艺的鳞屑的案例研究。和未来道路的前景将开放讨论。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：李亮博士，过程工程科学家，强生杨森制药公司
持续时间:18分钟

热混合物沥青（HMA）的生产涉及干燥和加热聚集体和混合和涂覆与液体沥青沥青的聚集体。这个过程提出了许多模拟挑战。  As an equipment manufacturer Astec uses simulation to improve equipment design and performance, but the changing characteristics of the HMA mixture during the production process has meant the development of a range of custom DEM models to account for different stages of the process.  In this presentation, Astec's head of simulation and modeling reviews successes and where there are gaps in the process of simulating HMA production from rock to road.

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Andrew Hobbs, Astec Industries仿真和建模主管
持续时间:18分钟

颗粒材料的力学行为可用应力、应变、孔隙率和质量密度等连续场来描述。在用Altair EDEM对颗粒系统进行建模时，这些场及其导数通常很有趣。以粉体混合器内的动应力场计算为例，分析了系统内的对流流型。python函数的EDEMpy库使我们能够从EDEM中的离散粒子数据计算出这样的连续体场，本文以粉末混合过程为例，概述了EDEMpy的连续体分析。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Stefan Pantaleev, Altair EDEM工程师
持续时间:19分钟

在土壤耕作中使用的工具容易磨损。模拟方法，如离散元法(DEM)，显示了良好的适用性分析这些过程。在材料科学中，许多磨损研究都是基于划痕测试，在划痕测试中，钻石尖端沿材料表面移动，移除的体积提供了有关磨损行为的信息。使用DEM可以虚拟地模拟这种划痕测试。

在仿真过程中，到目前为止，没有根据预期磨损的几何变形。为此目的，已经开发了一个程序，该程序改变了以定义的间隔以定义的间隔进行检查的工具的几何形状，并将其返回到模拟。交互是自动化的，因此无需手动调整，并且可以任何细节显示磨损过程。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Florian Schramm，硕士，布伦瑞格技术大学
持续时间:21分钟

论述了螺旋输送机设计中在使用现有计算方法时，对其开发参数(质量效率和功率需求)的确定问题。为了改进设计过程，提供更可靠的结果，将DEM方法引入FMK公司的日常使用中。介绍了螺旋输送机开发参数确定的实验和仿真研究的创新成果。我们的研究表明，DEM的结果在质量效率和电力需求计算方面与实际情况有很大的一致性。此外，还对螺旋输送机中散料的输送过程进行了模拟。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Piotr Rubacha，模拟工程师，波兰FMK
持续时间:18分钟

在化工工业中，根据设计师的经验，可用的经验相关性和过去的实验研究，设计和优化了工艺设备。然而，近年来，离散元素方法（DEM）已被广泛应用于许多用于大规模模拟的微粒处理和加工操作，以便更好地理解材料流程和设计优化。

本文的两个实例展示了DEM在回转设备设计和工艺优化中的有效应用。在第一个案例研究中，DEM被成功地用于测试在旋转式干燥机中干燥易碎材料的提升机设计的各种概念，以在降低能耗的情况下获得更高的吞吐量和干燥速率。另一个案例研究强调了通过DEM模拟预测功率和碰撞能谱对材料研磨模式和总体比能耗的影响，评估球磨机中不同研磨介质的配置。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Manoj T. Kandakure博士，首席科学家，Aditya Birla科技公司
持续时间:25分钟

大多数用户都知道离散单元法建模需要定义材料属性，颗粒形状，设备工作条件和接触物理。在本次演讲中，将展示Altair EDEM超越常规DEM设置的关键功能。从创建复杂粒子形状和配置的简单方法到特殊的后期处理，与会者将发现EDEM的独特特性和功能，他们可能不知道，并将找出为什么EDEM多年来一直领先DEM市场。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Carles Bosch Padros，Altair EDEM工程服务团队负责人
持续时间:19分钟

材料模型校准是离散元素方法建模方法的一个组成部分，但常用的试验和误差校准方法是时间和资源密集。最近开发的工作流程自动化工具和Altair的机器学习解决方案套件的耦合方法提高了Altair Edem软件中校准过程的效率和准确性。此话语探讨用户可以在进行EDEM材料模型校准时使用这些工具的电源的方式。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Stefan Pantaleev, Altair EDEM工程师
持续时间:26分钟

许多涉及散装固体的行业需要对粉末床填料结构和应力分布有基本的了解，以便有效地设计工艺设备，优化粉末工艺，提高产品质量。采用离散单元法模拟了7万粒玻璃珠在不同颗粒-颗粒黏聚力和颗粒-壁面摩擦和粘附力条件下的简单容器填充和单轴压缩过程。观看演示，了解更多关于这项研究的结果。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：特拉华大学的尼古拉斯·门罗
持续时间:29分钟

高炉炉料透气性缺陷是高炉生产过程中的一个重要问题。颗粒偏析会导致优先流动，干扰气体分布。装料是高炉操作人员控制离析的少数杠杆之一。

深度离散元法（DEM）模拟与先进先出法（FIFO）评估相结合，使Paul Wurth能够增加他们对影响分离的重要因素的认识，并有助于改进整个材料处理的设计。在此演示中了解更多信息。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者:StefanRühl，项目工程师＆Christian De Groiling，计算工具负责人，Paul Wurth
持续时间:22分钟

许多工业和应用涉及散装和粒状材料与机器和bob电竞官方流体相互作用。使用Multiphysics和Altair EDEM软件可以在试图理解、预测和优化散装物料处理设备和流程时发挥主要作用。

本演示介绍了Altair EDEM的多物理功能和选项。该报告概述了EDEM与Altair的其他求解器和软件相结合所带来的好处，包括耦合到有限元方法(FEA)、计算流体力学(CFD)和多体动力学(MBD)。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者伊格纳西奥·迪亚兹·阿隆索，牵牛星EDEM工程师
持续时间：18分钟

在这次谈话中，讨论了ArcelorMittal如何使用Altair Edem软件进行炼钢应用的两个示例。bob电竞官方在每个考虑的粒状流量配置中，仿真结果用实验数据和观察验证。 

第一申请是关于烧结系统的充电系统的拆检问题的DEM建模。使用校准步骤建立了DEM模型，验证了从工厂的隔离测量验证，并用于分析充电滑槽中的粒状流动，更好地了解材料行为并优化烧结冷却效率。 

之后，钢板高应力粒子冲击试验的DEM数值研究。与EDEM的校准模拟与关于磨损位置和幅度的实验观察结果良好。测试中的粒子流动更好地理解，并且在磨损能量位置和接触力分布的模拟中进行局部测量与EDEM软件进行了数值评估，这是不可能在实验中实现的。

作为Virtual ATCX离散元素的一部分在2020年11月呈现。

演讲者：Edouard Izard博士，安赛乐米塔尔研究工程师
持续时间:22分钟

世界上到处都是散乱的物质。从正在开采的矿石、正在挖掘的土壤、正在运输的岩石或正在加工的粉末——超过70%的所有工业过程都涉及这些具有挑战性的材料的处理或加工。

本演示说明了Altair最新的模拟产品更新如何通过解决设计师和工程师的特定任务，从部件到系统级结构设计，从概念到详细开发阶段，促进和加速客户的产品设计周期。

在挖掘方案的上下文中，我们将显示一系列解决方案，重点关注以下内容：
-在现实载荷条件下，针对挖掘机臂的结构性能和疲劳寿命评估进行优化，
-通过对卡车拖车组件进行详细的设计探索，快速、早期的负载情况评估和改进结构的健壮性，
- 通过应用Altair的创新C123优化，改善挖掘机舱的过度保护结构测试结果，

在对上述解决方案进行技术概述之后，将在新的HyperWorks用户界面、集成的Inspire运动和结构分析解决方案以及自动CAD重新设计和CAD参数优化过程中对更新的模型构建和探索工作流进行相关软件演示。

在2021年5月的ATCx重型设备上展示。

演讲者：Alexander Gnech，牵牛星技术经理

持续时间:20分钟