工艺和设备设计颗粒材料仿真

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。

本次网络研讨会在2021年与爱荷华州立大学合作举办的非公路设备仿真和建模研讨会上举行。该演示涵盖了EDEM在一系列与研讨会相关的行业应用中的使用。bob电竞官方除了展示一些可能的颗粒材料，可以使用EDEM建模，如颗粒，纤维或土壤。EDEM行业的例子包括作物和土壤相互作用的农业机械、重型设备和越野车。

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

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

由于产品生命周期内模型集成不佳，一些原始设备制造商目前面临着信息孤岛的挑战。此外，程序之间有限的模型重用和跨各种工程规程建模成熟度的变化导致了可追溯性的缺乏。在这个简短的介绍中，我们将着眼于利用系统模型作为公共交流语言的解决方案和工作流，同时促进各种类型的实时仪表盘和可视化，以帮助理解和优化整个机电系统性能。

于2021年5月在ATCx重型设备展上展出。

演讲者：Keshav Sundaresh，牵牛星智能系统和机电一体化全球总监

持续时间:20分钟

中联重科利用离散元法(DEM)开发了联合收割机脱粒系统的仿真模型。该模型的总体目标是优化粮食恢复、粮食损伤和粮食损失等性能参数，并使其功率得到最优利用。使用Altair的EDEM软件，我们成功地解决了在合理的时间内处理不同材料属性的小尺寸多球和大量颗粒的处理是真正的挑战。农业作物加工和粮食处理系统的一个重要性能指标是系统中发生的粮食损害。

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。

于2021年5月在ATCx重型设备展上展出。

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

ravo5 iSeries街道清扫车的底盘是经过验证的设计，自60年代中期以来一直保持相对不变。然而，由于增加的重量和尺寸要求，以及可能的改变驱动机制，底盘平台的大改是必要的。为了开发一个新的(模块化)底盘，它适合于即将到来的和未来的变化，选择了一种cae驱动的设计方法，该方法由VIRO执行。当使用计算机辅助工程(CAE)时，主要问题是定义或估计作用在结构上的载荷和/或边界条件。如果这种结构是动态加载的，则进一步加剧了这种确定。此外，如果该结构是一个底盘，各种负载情况和互联系统(如轮胎，悬挂)影响多方面的加载性能。

通过利用多体动力学(MBD)和创建一个当前的街道清扫器的MBD模型，第一步是朝着开发一个新的(模块化)底盘。计算的载荷和力矩作用在悬架和底盘上的量化，例如几个最坏的情况下，这允许有充分的依据的决定有关的新设计。此外，这些荷载条件可以作为未来地形优化和/或应力分析的输入。一个重要的部分，当创建一个cae模型，即在这种情况下一个mbd模型，是验证该模型通过实验和/或解析公式。为此，对几种计算荷载工况进行了现场试验和相互配合试验。随后的验证表明，测量的加速度与mbd模型计算的加速度很好地相关。

于2021年5月在ATCx重型设备展上展出。

演讲者：Thijs Romans, VIRO工程分析小组组长

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。

对价值链中系统中颗粒之间的相互作用进行建模的能力带来了巨大的好处和见解。本文提出了两个工业实例，其中考虑了散装粮食储存和加工设备的几何形状的影响。在一个案例中，详细了解了由于填充和存储细节在体积属性的变化。在第二种情况下，几何设计细节在新加工设备的开发过程中进行了虚拟优化。这提高了性能，降低了物理原型的成本。

于2021年5月在ATCx重型设备展上展出。

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

多年来，多体动力学(MBD)代码(如MotionSolve)和离散元方法(DEM)软件(如EDEM)之间的联合仿真已经应用于许多应用，如车辆和材料运输。bob电竞官方缺少的一个环节是一个真实的轮胎模型，它不仅能以真实的方式与土壤材料相互作用，而且还能显示变化的轮胎压力、接触面积的变化以及在该接触面积上的压力分布的影响。

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。

于2021年5月在ATCx重型设备展上展出。

演讲者：Jesper Slattengren, Pratt Miller技术研究员

持续时间:20分钟

G.S.Vidyaprakash介绍Lakshmi Machine Works Ltd.如何通过仿真驱动设计过程。在他的第一次正确的机器设计与CAE模拟演示中，他讨论了预测和预防故障模式的可靠模拟技术。

Altair总裁兼首席运营官Brett Chouinard讨论了工业机械领域的发展挑战，阐述了Altair的可扩展模拟解决方案如何为模拟驱动的创新提供环境，以及机器学习如何进一步扩展能力。

Altair工程数据科学副总裁Fatma Kocer博士展示了人工智能在开发环境中的影响。特别是关于CAE工具将如何发展和设计探索将被带到下一个层次。

Daniel Jauss, CAE应用工程师，提供了Altair仿真解决方案的演示会议，以更快地评估现实世界的机器，解释了如何通过动态运动分析来提高系统理解，以识别机器装配的真实行为和识别峰值负荷。

首席技术官Royston Jones博士和技术总监Anthony Hahnel博士在2021年ATCx推动电动动力系统创新期间作了主题演讲。

Andrew Dyer，美国Altair高级技术专家，Gabriele Piombo，与Altair在Warwick大学的Altair合伙人，最后詹姆斯Marco教授，Warwick大学系统建模和仿真教授，目前 - 快速的电池布局优化在系统环境中使用0d / 1d。它们将讨论使用1D系统方法来模拟电池模块。这包括电池，冷却板和母线，并经受典型的极端占空比。模拟典型事件，其中超过最大允许温度，其触发冷却流量的增加。然后优化该系统。

Martin Kemp, Altair地区经理，Dr. Denis Cumming，谢菲尔德大学高级讲师，John Milios, Sendyne公司首席执行官，Gregory Offer博士，伦敦帝国理工学院Reader最后是徐军教授，北卡罗来纳大学汽车能源与安全实验室主任，目前-开发用于包级部署的预测电热单元模型。本演讲将集中于电池的模拟，以代表其复杂的热和力学行为。热行为要求模拟导致热量产生的电池内部的电行为。管理热行为对电池的长期健康至关重要。本讲座概述了用于模拟电池行为的技术，从理解电池结构开始，包括电极制造的模拟。将讨论电化学和等效电路模型，并给出两种方法的优缺点。最后，使用机器学习技术创建一个智能单元模型，在保持准确性的同时提供计算效率，这可以在第2部分中使用。

来自Engenuity的Matt Kedgley向我们介绍了FiRMA，这是一种解决预测随机取向纤维复合材料组件结构性能的困难任务的分析方法。这种方法是通过Hypermesh的定制开发的。将有限元模型预处理为FiRMA格式，然后通过HyperStudy提交分析求解。

Altair CTO James Dagg概述了Altair的概述，开发了我们今天所拥有的领先建模和可视化技术，并提供了旁边的帮助您降低产品交付时间。James Dagg已经在Altair 30多年了，是Altair软件战略和发展活动的历史。他还领导了Altair的概念设计技术的发展，并监督Altair的CAE软件套件的开发十多年来。

Ross Atherton是一个结构系统设计工程师在劳斯莱斯民间航天未来计划工程部门。经过一段时间的支持劳斯莱斯的大型发动机舰队，罗斯转向未来的产品;自从LED为小组设计，评估和增强未来市场机会的概念产品架构。罗斯演示文稿将详细介绍Rolls-Royce如何部署Altair HyperWorks工具集，以提高超超发动机的结构效率，涵盖：快速模型和网格创建;结构优化和鲁棒设计的新见解;综合后处理;而且由此产生的工程设计迭代周期加速度。

Matt Bone是Totalsim的CFD工程师，他带领我们了解Totalsim部署的牛郎星预处理器，现在它配备了一整套CFD网格和模型设置工具。我们将看到一些自动化工具可以填补孔和零件之间的差距和包装技术，以创建外部水密网格或空腔网格，所有围绕节省您的时间与您的CFD模型建立。

肯尼斯·金是阿特金斯公司航空航天部门的压力工程师。他是一名注册工程师，拥有超过10年的使用手计算和有限元分析应力分析经验。在Atkins Aerospace工作期间，他参与了空客A350和单通道飞机的项目。除了航空航天领域，他还在基础设施、铁路、海上风能、核能和石油和天然气领域工作。Kenneth向我们展示了一个真实的例子，在设计组合桥梁结构时，Hypermesh如何节省有限元模型的建模时间。他将向我们展示Hypermesh中的Hypermorph模块如何通过减少模型创建前置时间来降低设计分析成本。

在他的演示文稿中，捷豹·罗汶的Cae Group Sharby博士讨论了一些技术发展，这导致了捷豹陆路揽胜的啮合时间和增强的模型质量。此外，他还对有限元建模，未来功能和新技术的方向分享了一些思考，这将在该公司实现进一步的生产力。Darren Ashby博士，捷豹路虎的CAE集团领导者已在公司超过30年，已加入为技术学徒，并进入他现在作为虚拟模型构建和分析的CAE集团负责人。他掌握了哲学博士，专注于考文垂大学的机械工程。

Julien Hoyez，高级应用工程师在Altair带我们通过Altair的革命性的新复合建模工作流，旨在加速和简化预处理的每个阶段。Julien将向我们展示HyperWorks 2020中的专用复合浏览器的流线型和直观的界面，使您能够快速建模，操作和审查基于层的模型。

Steve White looks after Altair’s UK technical support team having joined the company in 2018. In his presentation, Steve is going to give us a brief overview and demo of the HyperWorks pre- and post-processing solutions, demonstrating the intuitive user interface and efficient workflows that can lead to significant time reductions in your model build activities.

用薄膜层包衣颗粒固体在许多工业应用中具有重要意义，如种子和药片包衣。bob电竞官方在种子加工过程中，通常给种子包裹一层由肥料和农作物保护产品组成的保护层。旋转滚筒分批涂布机通常用于这一目的。

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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

演讲者：Mehrdad Pasha, UCB制药公司粉末专家科学家
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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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的机动性仿真模型时，动力系统的细节常常被忽略。这对于在低速下产生最大扭矩的电动和混合电动汽车尤其重要。这很容易导致驱动轮旋转，减少牵引力，最终使车辆陷进土壤中。

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。

演讲的重点是有和没有TCS的8x8运输车辆。为了对牵引控制系统进行建模，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限制。一个土壤模型已经与Pratt & Miller沙箱相关联，并在联合模拟中使用35%的爬坡来调整TCS参数。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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

无论你是想了解整个学生方程式赛车的动态特性还是部件的小型组装机制，来自Altair的MotionSolve都是适合你的完美工具，并免费提供给所有学生和学生方程式车队。本演示将展示MotionSolve可以用来快速优化您的工作流程和更好地理解您的设计，使您可以创建一个动态稳定的底盘，击败竞争对手。

离散元法(DEM)越来越多地被用于模拟工业和自然过程中常见的粉末和颗粒。由于DEM是在单个粒子水平上计算的，因此它有可能捕获问题的潜在粒子现象，如摩擦、黏聚力或断裂，这反过来又为感兴趣的大型工业过程提供信息。通过一些例子，本演讲将讨论在开发有效的解决方案来解决具有挑战性的工业问题时，问题的模型概念化。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

演讲者：黄晋教授，爱丁堡大学
持续时间:30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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

演讲者：阿基姆·奥拉利耶，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) 

产品和过程的开发工作通常是耗时和昂贵的实验尝试和错误的方法。离散元素法(DEM)建模和其他机械方法是创建数字沙盒的可行工具。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、快速工艺开发和成本节约，并最终更快地将产品交付市场(患者受益)。其应用多bob电竞官方种多样，从批量或连续混合，微粉化，片剂制造，涂层，或使用CFD-DEM方法用于干粉吸入器和药物递送。 

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)。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

演讲者：尼玛·雅兹丹帕纳博士，院长
持续时间:24分钟

无论是否需要，在工业中处理颗粒材料时都可能发生颗粒破碎。对于破损严重影响材料流动的情况，唯一可行的选择是在DEM环境中对其进行描述。多年来，人们提出了几种有效的方法，但适合于大规模仿真的方法很少。

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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

演讲者：Marcelo Tavares，里约热内卢联邦大学教授
持续时间:25分钟

离散元方法已经引起了学术界和工业界越来越多的关注。尽管在开源中有大量的成功报道，但在将DEM建模应用于制药流程开发时存在许多实际挑战。本次讲座将分享DEM在药物开发中的应用经验，并讨论其效益。bob电竞官方将更详细地给出一个扩大药片包衣工艺的案例研究。对未来道路的展望也将进行讨论。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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

热拌沥青(HMA)的生产包括干燥和加热集料和混合和覆盖的液体沥青沥青集料。这个过程提出了许多模拟挑战。 作为一家设备制造商，Astec使用模拟技术来改进设备设计和性能，但HMA混合物在生产过程中不断变化的特性意味着 系列定制DEM模型的开发，以适应生产过程的不同阶段。 在本次演讲中，Astec的模拟和建模负责人回顾了从岩石到道路模拟HMA生产过程中取得的成功，以及存在的不足。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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

在化工过程工业中，过程设备的设计和优化是基于设计者的经验，可用的经验关联和过去的实验研究。然而，近年来，离散元方法(DEM)已广泛应用于许多流程工业中，用于颗粒处理和加工操作的大规模模拟，以更好地理解物质流和设计优化。

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。

作为虚拟ATCx离散元方法的一部分，于2020年11月提出。

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