工业软件研发与产业应用专题论坛 自主高性能离散元软件MatDEM的研发和应用.pdfVIP

自主高性能离散元软件MatDEM

的研发和应用

刘春

南京大学地球科学与工程学院副教授

南京大学大地探测与感知研究院副院长

2020.09

汇报提纲

1有限元法与离散元法

2发展国产工程仿真软件的思考

3MatDEM软件的应用

4再封装和定制专业软件

地质和工程问题

现代工程建设中涉及到大变形破坏，多场耦合（温度、水分、应力等）的问

题日益突出

滑坡隧道页岩气开采

计算机模拟技术是认识和解决这些问题的一种高效和可重复的手段

泥石流大坝海洋平台

地质灾害大型工程资源开采

基于连续介质力学的方法

有限元、有限差分法优点：能快速地建模和分析岩土体变形和受力

滑坡剖面滑坡数值计算模型

1

2

划分3

4

网格

数值

计算

滑坡塑性区分布图滑坡位移云图

灾害

分析

缺点：难以模拟岩土体的大变形破坏

离散元法基本原理

在离散元法中，通过堆积和胶结一系列具有特定力学性质的颗粒来

构建岩土体模型

在最基本的线弹性模型中，假定颗粒之间靠弹簧来相互接触和产生

力的作用

基于经典的牛顿力学，通过时间步迭代算法来计算颗粒的加速度、

速度和位移

进而实现宏观岩石和土体的变形和破坏过程模拟

离散元单元间单元的运动整体模型的变化

堆积模型的受力

微观牛顿力学宏观

单元接触

认识离散元法

离散元法优点：能有效地模拟岩土体的非连续性、不均匀性和大变形破坏

滑坡剖面堆积建模

堆积

颗粒

中国地调局