刘春 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.docx

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