روش المان مجزا (Discrete Element Method) در صنایع:
با پیشرفت قدرت محاسباتی کامپیوترها و توسعه الگوریتم های عددی برای مرتب سازی به روش نزدیک ترین همسایگی، امکان شبیه سازی میلیون ها ذره با به کارگیری تنها یک پردازنده فراهم شد.
امروزه، مقبولیت روش المان مجزا به عنوان یک رویکرد کارآمد برای حل مسائل مهندسی در محیط های ناپیوسته و مواد دانه ای (مانند مکانیک سنگ، مکانیک مواد پودری، جریان مواد دانه ای و غیره) در حال افزایش است.
با در نظر گرفتن اصول ترمودینامیکی در DEM و ترکیب آن با دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و روش المان محدود (FEM)، «روش المان مجزای تعمیم یافته» (Extended Discrete Element Method) یا اصطلاحاً «XDEM» در سال های اخیر توسعه یافت.
روش های المان مجزا از نظر محاسباتی بسیار زمان بر هستند. این مسئله، مدت زمان شبیه سازی و یا تعداد ذرات مدل را با محدودیت مواجه می کند.
برخی از کدهای DEM همانند کدهای دینامیک مولکولی از قابلیت پردازش موازی بهره می برند. این ویژگی، مدت زمان شبیه سازی و تعداد ذرات مدل را بهبود می بخشد.
در روش های دیگر، به جای بررسی رفتار هر ذره، میانگین رفتار فیزیکی تعداد زیادی از ذرات به صورت یک محیط پیوسته ارزیابی می شود.
در رویکرد پیوسته برای مواد دانه ای با رفتاری مشابه مواد جامد (مکانیک جامدات)، معمولاً ماده به صورت الاستیک یا الاستو پلاستیک در نظر گرفته می شود.
مدل سازی در این حالت با استفاده از یک روش المان محدود یا «روش بدون مش» (Mesh Free Method) صورت می گیرد.
در رویکرد پیوسته برای جریان های دانه ای مایع یا گازی شکل، ماده به عنوان یک سیال در نظر گرفته شده و از CFD برای تحلیل رفتار آن استفاده می شود.
اگرچه، اشکالات مختلفی برای همگن سازی مواد در مقیاس دانه ای وجود دارد که باید پیش از استفاده از رویکردهای پیوسته مورد بررسی قرار گیرند.
تاریخچه انواع روش های المان مجزا:
روش المان مجزا، روش المان مجزای تعمیم یافته، «تحلیل تغییر شکل ناپیوسته» (Discontinuous Deformation Analysis) و «روش المان محدود-مجزا» (Finite-Discrete Element Method)، اعضای خانواده DEM را تشکیل می دهند.
روش عمومی المان مجزا در سال 1971 توسط «کاندال» (Cundall) و برای حل مسائل مکانیک سنگ توسعه یافت. مبنای تئوری این روش در سال 1697 توسط نیوتن پایه ریزی شده بود.
در سال 1985، «ویلیامز» (Williams)، «هاکینگ» (Hocking) و «ماستو» (Mustoe) نشان دادند که می توان DEM را به عنوان یک روش المان محدود تعمیم یافته در نظر گرفت.
کاربردهای این رویکرد برای مسائل ژئومکانیکی در کتاب «Numerical Methods in Rock Mechanics» تشریح شده است.
به علاوه، کتاب «The Combined Finite-Discrete Element Method» نیز اطلاعات جامعی را در مورد روش المان محدود-مجزای ترکیبی ارائه می کند.
کاربردهای روش المان مجزا:
یکی از فرضیات اصلی روش المان مجزا، وجود ذرات مجزا درون ماده مورد بررسی است. این ذرات می توانند شکل و خواص متفاوتی داشته باشند؛ به عنوان مثال:
صنایع مختلفی از روش المان مجزا برای حل مسائل پیش روی خود استفاده می کنند. برخی از این صنایع عبارت اند از:
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
