本案例包括以下幾部分：

1. 介紹
2. 前提
3. 問題描述
4. 設定和求解
5. 後處理

１－介紹

本案例介紹如何使用EDEM進行模擬分析。

皮帶輸運機模擬。

案例重點：

• 使用GEMM材料庫；
• 建立複雜顆粒形狀；
• 從*.csv檔案匯入顆粒粒級分佈；
• 傳送帶賦予Moving Plane模型；
• 分析幾何形狀，為傳送帶的速度選擇合適的引數；
• 建立質量流量監測器和網格單元組
• 生成圖片和餅狀圖。

２－前提

本案例假定使用者熟悉ｗｉｎｄｏｗｓ軟體介面風格，並對ＥＤＥＭ介面較為熟悉。

３－問題描述

皮帶輸運，將物料輸送至指定位置。分析在轉運過程顆粒運動。

４－設定

步驟一：DEM檔案生成

1)  開啟EDEM軟體

2)  點選File＞Save As…

3)  選擇一個儲存路徑，輸入dem檔名，本案例檔名Rock_box.dem，點選Save（路徑名和檔名不能出現漢字）

步驟二：模型

設定模型全域性引數

（１）單位設定：

點選Tools＞Opetions…，進入Units選項卡，單位設定如圖所示。

（２）輸入模型名稱及其描述：點選Creator Tree下的Project選項，在出現的Simulation視窗中出現Title和Description文字框，內容隨意。

步驟三：定義顆粒和幾何體材料

顆粒材料和幾何體材料屬性按照實際情況設定。確保所有材料屬性和接觸屬性設定完整，若有遺漏選項則無法開始模擬。材料引數可以自己輸入，也可以從ＧＥＭＭ材料庫中匯入。本案例從ＧＥＭＭ材料庫中匯入材料屬性。

從ＧＥＭＭ材料庫選擇材料：

（１）右擊Bulk Material＞Open GEMM Wizard，選擇Search by Material Properties，點選Next。

（２）選擇Extra Large一項，本案例屬於小規模工況。點選Next。

（３）選擇1000-1500 kg/m^３。點選Next。

（４）輸入堆積角38°。點選Next。

材料庫會根據以上輸入的三個引數篩選出10個最匹配的材料。

（５）選擇圖中高亮的一個材料，點選Next。由於材料庫版本原因，匹配出的材料可能不一致，本案例選擇相近的材料即可。

（６）勾選Medium Wall Friction和High Wall Friction，點選Finish。回到Creator Tree。軟體自動從材料庫中匯入顆粒材料和幾何模型材料。

（７）修改材料名稱（選中材料右擊，或Ctrl+R），顆粒材料名改為“rock”，幾何模型名稱改為“rubber”和“steel”分別對應High Wall Friction材料和Medium Wall Friction材料。

（８）材料接觸屬性已經自動從材料庫中匯入，如圖所示，如果手動設定材料屬性，一定要檢查每一項都填入。

步驟四：定義顆粒模型：

顆粒模型採用自動生成的模型，本案例不做調整。

步驟五：定義幾何模型：

ＥＤＥＭ軟體本身有幾何模型建模功能，但是不能建立複雜模型。本案例匯入在其他三維建模軟體中建立完成的幾何模型，幾何檔案格式為ＳＴＬ。

（１）右擊Geometries＞Import Geometry…

（２）找到幾何檔案所在路徑，選擇幾何檔案rock_box1.stl，點選開啟。

（３）在彈出的對話方塊中，選擇單位Millimeters，不要勾選Merge Sections，點選OK。

（４）Geometry Import Parameter設定如圖所示，點選ＯＫ。對於ＳＴＬ檔案的幾何模型，不需要ＥＤＥＭ執行任何Actions。

（５）將匯入的幾何模型，重新命名和賦予材料屬性。

３）定義幾何模型運動

本案例賦予幾何部件Head_Pulley作旋轉運動。

（１）右擊Head_Pulley＞Add Kinematic＞Add Linear Rotation

（２）在Specification欄目下，設定Start Time：0ｓ，Initial Velocity：7.08 rad/s。

（３）設定旋轉軸位置，旋轉方向根據右手螺旋定則確定，旋轉軸起點和終點座標分別為（０，-1585，０）和（０,1585,０）

步驟六：顆粒工廠建立

顆粒工廠是ＥＤＥＭ軟體專有名詞，用於指定顆粒生成時間＼地點＼方式。所有顆粒工廠必須基於幾何部件，部件Ｔｙｐｅ設定為“real”或“Virtual”。

（１）首先利用ＥＤＥＭ內建模工具建立一個四邊形：右擊Geometries＞Add Geometry＞Polygon

（２）重新命名新建的四邊形，右擊New Section＞Rename Geometry，輸入“factory_plate”

（３）設定Ｔｙｐｅ為Virtual。 

（４）展開部件factory_plate，點選Polygon，設定四邊形的大小：

（５）右擊factory_plate＞Add Factory，基於新建圓柱體的顆粒工廠“New Factory 1”出現在factory_plate目錄下。

（６）顆粒工廠中需要設定的引數如圖箭頭所指，Factory Type為dynamic，Target Mass：220kg/s，點選Velocity後小齒輪圖示，在彈出的對話方塊中，設定X－direction：3.54ｍ/s。

步驟七：定義物理模型

（１）點選Physics，Interaction選擇Particle to Particle，Ｍｏｄｅｌ選擇Hertz-Mindlin with JKR built-in，點選右下角齒輪圖示，設定模型引數如圖所示。

（２）Interaction選擇Particle to Geometry，Ｍｏｄｅｌ選擇Hertz-Mindlin with JKR built-in，點選右下角齒輪圖示，設定模型引數如圖所示。

(3) Interaction選擇Particle to Geometry, Ｍｏｄｅｌ選擇Moving Plane,點選右側向上箭頭，把Moving Plane調至第一位。點選右下角齒輪，進入下圖介面，設定引數如下。

步驟八：定義環境

（１）修改計算域：點選Environment，取消勾選Auto Update from Geometry,Gravity設定為ｚ方向：-9.81m/s^２。

（５）點選File＞Save，儲存設定。

５－求解

點選File＞Simulator，或者在快捷選單中點選相應按鈕，切換至求解設定介面。

步驟一：設定時間選項

（１）取消勾選Auto Time Step checkbox，設定Fixed Time Step為20%。

（２）Total Time設為15 S，Target Save Interval 設為 0.02s，本案例計算總時間為15秒，儲存間隔0.02秒。

步驟二：設定網格

（１）設定Cell Size為３Rmin。（Rmin代表最小顆粒半徑，網格大小一般為２～３倍最小顆粒半徑）

步驟三：啟動模擬

（１）點選顯示視窗下方，Progress旁三角形按鈕，開始計算。

（２）快捷選單中有Auto Update按鈕，可以選擇關閉，減少模擬時間。如果想觀察模擬過程中顆粒運動狀態，點選Refresh Viewer按鈕。

（３）模擬完成後，彈出提示視窗，點選Finish。

６－後處理

點選Ｆｉｌｅ＞Ａｎａｌｙｓｔ，進入ＥＤＥＭ後處理單元。

步驟一：顆粒跡線顯示

（１）為了顯示顆粒軌跡，將幾何體進行網格顯示。設定過程見上個案例。

（２）點選Particles，選擇rock，在Representation下拉選單下，選擇Stream。點選Options按鈕，勾選Stream All Steps和Stream Fade。

（3）跡線是繪製計算時間內顆粒運動軌跡，為了繪製顆粒軌跡，要從選定時間節點播放到選定終點。本案例從0S開始，終點8.66秒。跡線著色為顆粒速度，顯示不同位置顆粒速度資訊。

步驟二：網格單元組統計（質量流量）

（１）建立質量流量監測單元：右擊Setup Selections＞Add Sensor Selection＞Mass Flow Sensor，建立一個新的部件Mass Flow Sensor 01，

（２）監測單元尺寸和位置如圖所示進行設定，點選Apply。

步驟三：網格單元組統計（質量）

（１）建立質量監測單元：右擊Setup Selections＞Add Selection＞Grid Bin Group，建立一個新的部件Grid Bin Group 01，重新命名為Rock_Box Group。

（２）監測單元尺寸和位置如圖所示進行設定，點選Apply。監測幾何模型拐角處積料質量。

（3）查詢監測單元內顆粒質量。點選Queries後Edit按鈕，彈出對話方塊，具體設定如圖所示，點選OK。查詢單元內顆粒質量隨時間變化。

（4）顯示單元內統計值。如圖所示，點選Display Options後Edit按鈕，勾選On Screen Query，點選OK。

步驟四：折線圖繪製

（１）點選快捷選單中Create Graph按鈕，進入統計圖繪製單元。

（２）在Line Graph選項卡下，引數設定如圖所示，Selection 選擇Mass Flow Sensor 01。

（３）X-axis選項卡下，保持預設設定。

（４）Y-axis選項卡下，Primary Attribute選擇Mass Flow Rate，點選Create Graph按鈕。

（5）在Line Graph選項卡下，引數設定如圖所示，Selection 選擇Rock_Box Group。Y-axis選項卡下，Primary Attribute選擇Mass，點選Create Graph按鈕。