機能
マルチ球体法
複雑な粒子形状を、大きさの異なる複数の球体の重なりで近似します。精度および計算時間に応じて、解像度を自由に調節することができます。
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多面体粒子
粒子形状を、球ではなく多面体として直接定義する手法です。平板などの高アスペクト比の形状や、立方体や円柱などの非常に均一な形状の計算に適しています。
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接触モデルと非接触力
Hertz-Mindlinモデルをはじめとする、様々な接触モデルが組み込まれています。これにより、弾性、塑性衝突や非付着性・付着性を考慮することができ、乾燥した粒子や湿った粒子の挙動を再現します。
その他、重力や静電気力、ファンデルワールス力などの非接触力の考慮も可能です。
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コーティング
フィルムコーティング、糖衣コーティングにおける錠剤など、粒子のコーティングを計算する機能です。吹き付ける液体も粒子として計算します。造粒において、液体が散布されやすい領域を確認することなどが可能です。
結合モデル(Bonding Model)
粒子をボンドで結合する機能です。ボンドは、指定した法線、接線方向の最大力を超えると消滅し、粒子が分断されます。コンクリートや岩石構造のモデル化、錠剤などの強度を見る際に有効です。
破壊モデル(Tavares UFRJ Breakage Model)
ビーズミルなど、粒子の粉砕を計算する手法の一つです。1つの粒子に作用する応力が臨界条件を超えると、より小さいサイズの複数の粒子に置き換えて破壊を模擬します。
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ジオメトリ
接触判定を効率的におこなえる四面体,円柱,2次元多角形等は、GUIから作成可能です。複雑な形状は、CADデータをインポートできます。これらの形状には動的な挙動(加速度の有無,回転,振動運動)を設定できます。
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連成解析
- DEM-CFD(CFDソフトウェアとDEMのカップリング)
- 連続相における粒子の運動挙動をシミュレーションするために、CFDソフトウェアとカップリングが可能です。DEMとCFDソフトウェア間で、さまざまな抗力モデルを粒子・流体相互作用に使用できます。特に、HyperWorks製品のAcuSolveやOpenFOAMとの連成解析が可能です。
- DEM-MBD(マルチボディダイナミクス(MBD)ソフトウェアとDEMのカップリング)
- 形状運動と物理学のプログラム制御によるシミュレーションが可能です。DEMで求められた物体表面に作用する粉体材料の力は、MBDソフトウェアで現実的な物体運動の計算に組み込まれます。特に、HyperWorks製品のMotionSolveとの連成解析が可能です。
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- DEM-FEA(有限要素解析(FEA)ソフトウェアとDEMのカップリング)
- DEM側では物体に作用する粉体材料の力と圧力分布などを算出します。FEAソフトウェアで構造解析あるいは疲労解析の入力値として物体に作用する粉体材料の力を用います。特に、HyperWorks製品のOptiStructとの連成解析が可能です。
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- DEM-Optimization(DOE・最適化・AIとDEMのカップリング)
- DEMの様々な入力条件を変更し、実験計画法:DOEを用いたパラメトリック解析を行い、そのデータを使って、最適化や機械学習を行います。粉体物性の入力パラメータ調整(キャリブレーション)や、装置の形状、運動条件等の最適化に有効です。特に、HyperWorks製品のHyperStudyとの連成解析が可能です。
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方程式
DEMは、以下に示す運動量保存式を個々の粒子に対して解くことで、時々刻々変化する粒子全体の挙動を計算します。
・ 運動量保存式(並進)
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・ 運動量保存式(回転)
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ソフトスフィアモデル
粒子同士の衝突を計算する代表的な手法の一つです。粒子の変形を無視する代わりに、粒子の重なりあう距離に比例して反発力を計算します。反発に際して減衰や摩擦も考慮できます。
バネ : バネ剛性(ヤング率とポアソン比)
ダンパー : 減衰係数
スライダー: 摩擦係数
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