EM Solutions EDEM 2018(散装材料模拟软件)

　　EDEM 2018是世界上第一款基于离散元技术的通用CAE软件，可以通过模拟散状物料加工处理过程中颗粒体系的行为特征，协助设计人员对各类散料处理设备进行设计、测试和优化；设计重型设备的工程师每天都面临着他们的机器将要面对的材料的多变性和复杂性的挑战，EDEM软件将离散元素方法(DEM)模拟的好处带入了重型设备制造行业，该工具可以独特地模拟和分析散装物料(例如煤，矿石，土壤和谷物)的行为；EDEM为工程师提供了关键的工程洞察力，以了解材料在一系列操作条件下如何与设备相互作用，通过将EDEM仿真和分析引入其设计工作流程，设备制造商可以极大地减少对假设和物理原型的依赖，并能够通过了解材料将如何影响其设计来提高设备的生产率和可靠性；支持分析装卸性能，可以减少负载周期，体重和燃料消耗，支持获取准确的载荷以用于有限元分析，可以准确预测作用在设备上的力，也可以比较不同物料对铲斗的作用力，可以确定泄漏的风险和容易磨损的区域等等，非常强大，需要的用户可以下载体验

新版功能

　　一、提高性能和准确性

　　在处理方面，EDEM继续推进其GPU解算器引擎，并结合了用户自首次推出以来提出的许多请求，包括提高性能和准确性以及访问EDEM其他领域的功能。

　　在EDEM 2018中，GPU解算器现在具有完全双精度，即使对于非常小的粒子也能提供最大的稳定性和模拟精度。

　　此外，使用EDEM高度通用的应用程序编程接口（API）的用户将能够将GPU解算器与其自定义模型一起使用，因此即使对于高级和复杂应用程序，性能也会得益于此。

　　二、增强的后处理功能

　　EDEM分析师已经应用了一系列增强功能，以实现更快，更先进的可视化和分析。

　　新功能可在模拟计算时导出预定义的查询 - 使用户无需等待仿真结束或停止仿真即可查看结果。数据导出的速度也得到了显着改善，同时图形的速度也得到了显着提高。

　　增加了新的分析方法，包括速度分布，总质量，分离和体积密度的传感器，可以更快地访问常用的分析方法。

　　在可视化方面，我们提供了一系列增强功能，使用户能够制作更逼真，更动态的视频。

　　这尤其包括跟踪摄像机移动时的几何图形，在指定时间自动切换视图，为粒子和几何图形添加真实纹理，改变粒子的不透明度以及并排绘制不同视图和图形的功能使用多视图窗口。

　　三、CAE集成 - 新的耦合解决方案

　　EDEM与领先的CAE公司（包括ANSYS，MSC Software和Siemens PLM Software）合作，提供一系列有限元分析（FEA），多体动力学（MBD）和计算流体动力学（CFD）工具的协同仿真解决方案。

软件特色

　　一、EDEM组件

　　EDEM 2018软件由3个核心组件组成：EDEM Creator，Simulator和Analyst。

　　二、EDEM api

　　EDEM仿真可以使用EDEM应用程序编程接口（API）进行定制和扩展 - 这是市场上用于DEM仿真的最高级API。

　　EDEM API采用标准C ++脚本，功能多样，具有许多专为高级DEM仿真开发而设计的独特功能。用户可以通过编写自己的自定义物理来超越EDEM标准物理模型的范围。应用的实例包括由于水分或其他吸引力，固体的变形，破裂和破裂，柔性纤维，带电和磁性颗粒等等在大块固体中的颗粒内聚力的建模。

　　三、cae集成

　　EDEM具有与所有主要CAE技术相结合的接口和功能，如有限元分析（FEA），多体动力学（MBD）和计算流体动力学（CFD）。将EDEM与其他CAE工具结合使用可增强这些工具的洞察力和设计能力，并为工程设计和分析提供更加集成和无缝的多物理场仿真功能。

安装步骤

　　1、用户可以点击本网站提供的下载路径下载得到对应的程序安装包

　　2、只需要使用解压功能将压缩包打开，双击主程序即可进行安装，弹出程序安装界面

　　3、弹出新界面，直接点击下一步， 同意上述协议条款，然后继续安装应用程序，点击同意按钮即可

　　4、可以根据自己的需要点击浏览按钮将应用程序的安装路径进行更改

　　5、现在准备安装主程序，点击安装按钮开始安装

　　6、根据提示点击安装，弹出程序安装完成界面，点击完成按钮即可

方法

　　1、软件安装完成后，打开程序安装路径，右键管理员身份运行“WlmAdmin.exe”

　　默认C:\Program Files\DEM Solutions\EDEM 2018\bin\WlmAdmin.exe

　　依次选择Subnet Servers—HOSTNAME(你电脑名称）—>Add Featurre—>From a File —>to Server浏览选择EDEM.lic许可证文件打开即可。

　　2、至此，EM Solutions EDEM 2018成功激活，打开软件可以完全免费使用；

　　3、如果列表没有可以选择的服务名，右键桌面上的快捷方式

　　复制“edem.exe –server localhost”粘贴到快捷方式里的目标，保存即可。

说明

　　1、将EDEM 2018安装为Professional。

　　2、从EDEM 2018安装文件夹的“ bin”子文件夹中启动WlmAdmin.exe

　　（默认情况下，“ C：\ Program Files \ DEM Solutions \ EDEM 2018 \ bin \ WlmAdmin.exe”）

　　3、单击“子网服务器”服务器，然后右键单击“ <计算机名称>”-选择“添加功能->从文件->到服务器”

　　选择“ EDEM.lic”。 关闭WlmAdmin

　　4、启动EDEM2018。如果EDEM CLient没有服务器可见，请按如下所示修改快捷方式：

　　edem.exe-服务器本地主机

　　然后重新启动EDEM即可将应用程序完成

使用说明

　　EDEM Solutions EDEM材料模拟仿真

　　EDEM Solutions EDEM为工程师们提供了关键的洞察能力，，如何在一系列操作和工艺条件下让散装材料其设备相互作用。

　　EDEM 2018的性能无论在使用还是仿真方面都有了较大的提升。概括的说有了这么几部分的改变：操作界面焕然一新、GPU求解器、集成GEMM数据库、EDEM材料模型、EDEM颗粒工厂、全新的辅助函数（Helper

　　Function）、HDF5 文件格式、功能增强的后处理（Analyst）。

　　其中GPU 求解器的改变可谓是EDEM2017的一个亮点。全新的EDEM GPU求解器引擎直接嵌入到了EDEM 2017中，可以使用最新的GPU图像处理加速技术。为了加快仿真结果的处理速度，他利用了最新的GPU显卡，EDEM

　　可以通过成千上万的处理核心来处理接触模型的计算。EDEM GPU引擎使用起来非常方便，只需在仿真时勾选即可，就是这么简单。

　　EDEM 2018，“轻简主义”的完美诠释。EDEM 2017是市场领先的散装材料模拟软件。EDEM通过先进的离散元素建模（DEM）技术，快速、准确地模拟和分析散装材料，如煤、矿石、土壤，片剂和粉末的行为。

　　EDEM由英国DEM Solutions公司开发。DEM Solutions公司成立于2002年，核心成员来自英国纽卡斯尔大学和爱丁堡大学颗粒力学研究团队，具有三十多年的颗粒仿真工程经验，与工业界企业保持密切合作关系，全球拥有300多家用户。

　　EDEM是一款基于离散元(Discrete Element Method，简称DEM)的颗粒力学仿真软件，可以模拟散体物料加工处理过程中颗粒体系的行为特征，协助设计人员对相关工艺及设备进行分析和优化。另外，EDEM还可以与CFD、FEA、MBD软件联合仿真，进行颗粒-流体问题分析、设备应力分析、多体动力学分析等。EDEM主要应用方向有：散料装卸、散料输送、筛分\混合、研磨\破碎等

　　图1 EDEM结构框架及功能

　　EDEM主要由三部分组成：Creator、Simulator和Analyst。Creator是前处理工具，完成几何结构导入和颗粒模型建立等;Simulator是求解器，用于模拟颗粒体系的运动过程;Analyst是后处理模块，提供了丰富的工具对计算结果进行分析。

　　1.1颗粒几何建模

　　现实世界中，颗粒状物质形状各异、千差万别，而形状对颗粒体系的运动情况又有着重要的影响。EDEM的前处理工具可以精确描述颗粒的几何外形，Creator通过球面填充技术，将颗粒的表面用若干球面的组合表征，不仅能体现颗粒的非球形特征，又可以使颗粒的接触满足球面接触的物理模型。

　　图2 颗粒建模界面

　　图3 各种形状的颗粒

　　1.2 颗粒工厂技术

　　EDEM特有的颗粒工厂技术(Particle Factory TM)，可以根据用户需要，设置颗粒的初始位置、生成速率、颗粒种类、粒径分布等。

　　图4 按正态分布生成的颗粒

　　图5 指定颗粒生成的位置(红色区域)

　　1.3丰富的接触模型

　　接触模型用于描述颗粒之间或颗粒与结构体之间发生接触后产生的相互作用及其他热、电等接触效应，对准确模拟颗粒运动行为至关重要。EDEM软件提供了多种经过理论及实验验证并公开发表的颗粒接触模型供选择，模型参数可按照用户自己的工况与数据设定。

　　EDEM内置接触模型可以满足大多数工程应用需要，然而实际问题千变万化，不可能涵盖所有情况。因此，EDEM提供了API(Application Programming Interface) 二次开发接口，使用户可以根据特殊问题定制模型，最大程度满足仿真模拟的要求。

　　1.4 API二次开发功能

　　EDEM软件提供了四个方面的API接口：颗粒接触模型、颗粒体积力、颗粒工厂和外部耦合。自定义接触模型可以让用户定制独特的接触作用，如摩擦时的电荷传递、特殊应力-应变关系等;自定义体积力可以模拟各种场效应，如电磁场、单向耦合流场等;自定义颗粒工厂则能够实现颗粒初始状态的精确定义，模拟特殊的分布状态。

　　外部耦合接口则包含了CFD耦合与MBD耦合，前者可以将EDEM与各类CFD软件或代码耦合，实现颗粒多相流问题模拟;后者则为重工、机械等行业研究设备结构与颗粒物料的相互作用提供了强大工具。

　　1.5 多种几何文件接口

　　EDEM支持多种格式的几何文件。通过几何文件，用户可以将其他CAD软件建立的机械设备几何模型导入EDEM，减少了重复建模和对模型的修整，提高建模效率。目前，EDEM所支持的几何文件格式如下表所示。

　　图6 导入几何模型

　　文件扩展名类型应用软件源

　　.igs .iges几何文件IGES

　　.msh几何文件Fluent Mesh

　　.stl几何文件STL

　　.stp .step几何文件STEP

　　图7 EDEM支持的标准文件类型

　　1.6 高效的求解技术

　　利用 DEM 求解器Simulator 进行模拟，可以快速、有效地监测离散颗粒间的碰撞;能够选用动态时间步长;软件既可以在单个处理器上运行，也支持多处理器并行计算;可以通过模型参数的可视化图表来分析模拟结果，从而快速地识别趋向和修正结果。

　　图8 Simulator界面

　　EDEM 利用离散单元法进行计算，其基本思想是把介质看作由一系列离散的独立运动的单元(粒子)所组成，单元的尺寸是细观的，利用牛顿第二定律建立每个单元的运动方程，并用显示中心差分法求解，整个介质的变形和演化由各单元的运动和相互位置来描述。在解决连续介质力学问题时，除了边界条件以外，还有3个方程必须满足，即本构方程、平衡方程和变形协调方程。进行离散元数值计算时，往往通过循环计算的方式，跟踪计算材料颗粒的移动状况。

　　图9 计算流程示意图

　　每一次循环包括两个主要的计算步骤：(1)由作用力、反作用力原理和相邻颗粒间的接触本构关系确定颗粒间的接触作用力和相对位移;(2)由牛顿第二定律确定由离散单元法及其在EDEM上的实践相对位移在相邻颗粒间产生的新的不平衡力，直至要求的循环次数或颗粒移动趋于稳定或颗粒受力趋于平衡。并且计算过程按照时步迭代遍历整个颗粒体，计算时间的长度可以根据需要自行设定。

　　对于某些特定的问题，DEM模拟可能会所需要很大的计算量，单处理器计算往往难于满足仿真的要求。EDEM的并行计算模块是分析该类问题的有力工具。图11给出Processor数目对计算速度的影响，能够知道随着处理器数目的增加，计算速度近似线性增长。该测试是在2x Quad-core 3.2 GHz Intel Xeon 、8GB内存和Windows XPProfessional x64 Edition (SP2)操作系统上进行的。

　　图10 Processor个数变化对计算速度影响

　　1.7丰富的后处理工具

　　后处理模块(Analyst)提供了对仿真结果进行分析和判断的非常丰富的工具。可以用动画方式显示仿真过程，用图表显示仿真结果，创建动画文件并可输出结果数据到其他处理程序中。

　　图11 3D动画显示

　　图12 剖面显示

　　图13 各种类型的统计图表

　　图14 不同类型的粒子显示方式

　　2、EDEM技术优势

　　EDEM软件是基于离散元方法的工程CAE软件，其主要优势体现在：

　　1、 EDEM具有完善的建模流程方案，实现工程问题的轻松建模，包括选取合适接触模型并定制模型参数、创建各类非球形颗粒、支持主流三维CAD模型导入并设定各个部件的复杂运动等;

　　2、EDEM具有与FEA、MBD、CFD等软件的联合仿真能力，适合更加深入的分析要求和复杂问题的研究;

　　3、 EDEM的API二次开发接口可自定义颗粒接触模型、体积力和颗粒工厂，用户可依此为特殊问题定制模型;

　　4、 EDEM的先进的求解器可快速求解离散元问题，支持并行计算提高求解速度，满足工程应用的时间周期要求;

　　5、 EDEM具有丰富的后处理工具，方便用户快速准确的分析模型，获得具有参考价值的模拟结果，进而指导工程实践;