＜EDEM 基础案例０2＞Rock Box
本案例包括以下几部分：
- 介绍
- 前提
- 问题描述
- 设置和求解
- 后处理
１－介绍
本案例介绍如何使用EDEM进行模拟分析。
皮带输运机模拟。
案例重点：
- 使用GEMM材料库；
- 创建复杂颗粒形状；
- 从*.csv文件导入颗粒粒级分布；
- 传送带赋予Moving Plane模型；
- 分析几何形状，为传送带的速度选择合适的参数；
- 建立质量流量监测器和网格单元组
- 生成图片和饼状图。
２－前提
本案例假定用户熟悉ｗｉｎｄｏｗｓ软件界面风格，并对ＥＤＥＭ界面较为熟悉。
３－问题描述
皮带输运，将物料输送至指定位置。分析在转运过程颗粒运动。
４－设置
步骤一：DEM文件生成
1) 打开EDEM软件
2) 点击File＞Save As…
3) 选择一个保存路径，输入dem文件名，本案例文件名Rock_box.dem，点击Save（路径名和文件名不能出现汉字）
步骤二：模型
设置模型全局参数
（１）单位设置：
点击Tools＞Opetions…，进入Units选项卡，单位设置如图所示。
（２）输入模型名称及其描述：点击Creator Tree下的Project选项，在出现的Simulation窗口中出现Title和Description文本框，内容随意。
步骤三：定义颗粒和几何体材料
颗粒材料和几何体材料属性按照实际情况设置。确保所有材料属性和接触属性设置完整，若有遗漏选项则无法开始模拟。材料参数可以自己输入，也可以从ＧＥＭＭ材料库中导入。本案例从ＧＥＭＭ材料库中导入材料属性。
从ＧＥＭＭ材料库选择材料：
（１）右击Bulk Material＞Open GEMM Wizard，选择Search by Material Properties，点击Next。
（２）选择Extra Large一项，本案例属于小规模工况。点击Next。
（３）选择1000-1500 kg/m３。点击Next。
（４）输入堆积角38°。点击Next。
材料库会根据以上输入的三个参数筛选出10个最匹配的材料。
（５）选择图中高亮的一个材料，点击Next。由于材料库版本原因，匹配出的材料可能不一致，本案例选择相近的材料即可。
（６）勾选Medium Wall Friction和High Wall Friction，点击Finish。回到Creator Tree。软件自动从材料库中导入颗粒材料和几何模型材料。
（７）修改材料名称（选中材料右击，或Ctrl+R），颗粒材料名改为“rock”，几何模型名称改为“rubber”和“steel”分别对应High Wall Friction材料和Medium Wall Friction材料。
（８）材料接触属性已经自动从材料库中导入，如图所示，如果手动设置材料属性，一定要检查每一项都填入。
步骤四：定义颗粒模型：
颗粒模型采用自动生成的模型，本案例不做调整。
步骤五：定义几何模型：
ＥＤＥＭ软件本身有几何模型建模功能，但是不能建立复杂模型。本案例导入在其他三维建模软件中建立完成的几何模型，几何文件格式为ＳＴＬ。
（１）右击Geometries＞Import Geometry…
（２）找到几何文件所在路径，选择几何文件rock_box1.stl，点击打开。
（３）在弹出的对话框中，选择单位Millimeters，不要勾选Merge Sections，点击OK。
（４）Geometry Import Parameter设置如图所示，点击ＯＫ。对于ＳＴＬ文件的几何模型，不需要ＥＤＥＭ执行任何Actions。
（５）将导入的几何模型，重命名和赋予材料属性。
|
几何 |
材料 |
|
Receiving_Conveyor |
rubber |
|
Feed_Conveyor |
rubber |
|
Head_Pulley |
rubber |
|
Rock_Box |
steel |
３）定义几何模型运动
本案例赋予几何部件Head_Pulley作旋转运动。
（１）右击Head_Pulley＞Add Kinematic＞Add Linear Rotation
（２）在Specification栏目下，设置Start Time：0ｓ，Initial Velocity：7.08 rad/s。
（３）设置旋转轴位置，旋转方向根据右手螺旋定则确定，旋转轴起点和终点坐标分别为（０，-1585，０）和（０,1585,０）
步骤六：颗粒工厂创建
颗粒工厂是ＥＤＥＭ软件专有名词，用于指定颗粒生成时间＼地点＼方式。所有颗粒工厂必须基于几何部件，部件Ｔｙｐｅ设置为“real”或“Virtual”。
（１）首先利用ＥＤＥＭ内建模工具建立一个四边形：右击Geometries＞Add Geometry＞Polygon
（２）重命名新建的四边形，右击New Section＞Rename Geometry，输入“factory_plate”
（３）设置Ｔｙｐｅ为Virtual。
（４）展开部件factory_plate，点击Polygon，设置四边形的大小：
（５）右击factory_plate＞Add Factory，基于新建圆柱体的颗粒工厂“New Factory 1”出现在factory_plate目录下。
（６）颗粒工厂中需要设置的参数如图箭头所指，Factory Type为dynamic，Target Mass：220kg/s，点击Velocity后小齿轮图标，在弹出的对话框中，设置X－direction：3.54ｍ/s。
步骤七：定义物理模型
（１）点击Physics，Interaction选择Particle to Particle，Ｍｏｄｅｌ选择Hertz-Mindlin with JKR built-in，点击右下角齿轮图标，设置模型参数如图所示。
（２）Interaction选择Particle to Geometry，Ｍｏｄｅｌ选择Hertz-Mindlin with JKR built-in，点击右下角齿轮图标，设置模型参数如图所示。
(3) Interaction选择Particle to Geometry, Ｍｏｄｅｌ选择Moving Plane,点击右侧向上箭头，把Moving Plane调至第一位。点击右下角齿轮，进入下图界面，设置参数如下。
步骤八：定义环境
（１）修改计算域：点击Environment，取消勾选Auto Update from Geometry,Gravity设置为ｚ方向：-9.81m/s２。
（５）点击File＞Save，保存设置。
５－求解
点击File＞Simulator，或者在快捷菜单中点击相应按钮，切换至求解设置界面。
步骤一：设置时间选项
（１）取消勾选Auto Time Step checkbox，设置Fixed Time Step为20%。
（２）Total Time设为15 S，Target Save Interval 设为 0.02s，本案例计算总时间为15秒，保存间隔0.02秒。
步骤二：设置网格
（１）设置Cell Size为３Rmin。（Rmin代表最小颗粒半径，网格大小一般为２～３倍最小颗粒半径）
步骤三：启动模拟
（１）点击显示窗口下方，Progress旁三角形按钮，开始计算。
（２）快捷菜单中有Auto Update按钮，可以选择关闭，减少模拟时间。如果想观察模拟过程中颗粒运动状态，点击Refresh Viewer按钮。
（３）模拟完成后，弹出提示窗口，点击Finish。
６－后处理
点击Ｆｉｌｅ＞Ａｎａｌｙｓｔ，进入ＥＤＥＭ后处理单元。
步骤一：颗粒迹线显示
（１）为了显示颗粒轨迹，将几何体进行网格显示。设置过程见上个案例。
（２）点击Particles，选择rock，在Representation下拉菜单下，选择Stream。点击Options按钮，勾选Stream All Steps和Stream Fade。
（3）迹线是绘制计算时间内颗粒运动轨迹，为了绘制颗粒轨迹，要从选定时间节点播放到选定终点。本案例从0S开始，终点8.66秒。迹线着色为颗粒速度，显示不同位置颗粒速度信息。
步骤二：网格单元组统计（质量流量）
（１）建立质量流量监测单元：右击Setup Selections＞Add Sensor Selection＞Mass Flow Sensor，创建一个新的部件Mass Flow Sensor 01，
（２）监测单元尺寸和位置如图所示进行设置，点击Apply。
步骤三：网格单元组统计（质量）
（１）建立质量监测单元：右击Setup Selections＞Add Selection＞Grid Bin Group，创建一个新的部件Grid Bin Group 01，重命名为Rock_Box Group。
（２）监测单元尺寸和位置如图所示进行设置，点击Apply。监测几何模型拐角处积料质量。
（3）查询监测单元内颗粒质量。点击Queries后Edit按钮，弹出对话框，具体设置如图所示，点击OK。查询单元内颗粒质量随时间变化。
（4）显示单元内统计值。如图所示，点击Display Options后Edit按钮，勾选On Screen Query，点击OK。
步骤四：折线图绘制
（１）点击快捷菜单中Create Graph按钮，进入统计图绘制单元。
（２）在Line Graph选项卡下，参数设置如图所示，Selection 选择Mass Flow Sensor 01。
（３）X-axis选项卡下，保持默认设置。
（４）Y-axis选项卡下，Primary Attribute选择Mass Flow Rate，点击Create Graph按钮。
（5）在Line Graph选项卡下，参数设置如图所示，Selection 选择Rock_Box Group。Y-axis选项卡下，Primary Attribute选择Mass，点击Create Graph按钮。
