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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
3
划分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
大变形破坏
离散性和
不均匀性
迭代
计算
散体模拟
矩阵离散元矩阵离散元
MatDEMMatDEM
EDEM
汇报提纲
1离散元法原理和特点
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
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