ハイブリッドな粉体シミュレーション手法の一般化と高速化

混合粉末模拟方法的推广与加速

• 批准号: 21H03448
• 负责人: 楽 詠コウ
• 金额: $ 9.4万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03448/
• 关键词: 粉体現象; 個別要素; 連続体要素; 連成シミュレーション; 一般形状; 粗視化; 応力ペア

本年度は，二次元の場合について，ポリゴンなどの一般形状の個別要素について，その均質化操作と構成則モデル抽出についての研究・開発を行った．柱崩壊に対する個別要素法と連続体シミュレーションとを，各タイムステップの初めの状態が合うようにして並列に実行し，個別要素法で得られた力の分布を均質化することで塑性流動前後の応力ペアのデータを取得した．具体的にはステップの初めの状態を均質化したデータを連続体シミュレーションに渡して弾性予測だけを行ったものを塑性流動前のデータとして用意し，一方で個別要素法によって得られた移流直前の力の分布を均質化して塑性流動後のデータを用意した．ステップ毎の力の分布を保存すると単一の設定のシミュレーションだけで得られるデータ量が膨大となるため，ごく短時間毎に応力ペアのデータだけを残して力の分布そのものを破棄するアプローチをとった．また，得られた応力ペアデータを分析するための可視化ツール等を作成した．多量の応力ペアデータは一度に可視化できないため，空間的平均化や時間的平均化を適用したのちに可視化する方式をとった．解析の結果，いくつかの興味深い事実が得られた．一つ目は，塑性流動前後の応力ペアデータは降伏面のような狭い領域の近辺に分布しているのではなく，比較的広い範囲内に分散していることであった．二つ目は，その分散している領域に対して中心線を抽出して連続体モデルの降伏面とすると，それを使って得られる柱崩壊の連続体シミュレーションは元の個別要素法の結果と良い一致が得られたが，応力ペアを結ぶ線とこの中心線とは直交しておらず，従って構成則としてはいわゆるnon- associative なものとなることが示唆された．

今年，在二维情况下，我们针对多边形等一般形状的单个元素进行了均质化运算和本构律模型提取的研究和开发。并行执行离散元法和柱倒塌的连续介质模拟，使每个时间步的初始状态匹配，并对离散元法获得的力分布进行均匀化，以模拟塑性流动前后的数据。获得了应力对。具体来说，将步骤开始时的状态均质化获得的数据传递给连续介质模拟，仅进行弹性预测，并将该数据准备为塑性流动之前的数据，而离散单元获得的平流之前的数据方法已准备好，力分布均化并准备塑性流动后的数据。如果我们保存每个步骤的力分布，则通过模拟单个设置可以获得的数据量将是巨大的，因此我们采取只留下应力对数据并每隔很短的时间Ta丢弃力分布本身的方法。 。我们还创建了可视化工具来分析获得的应力对数据。由于大量的应力对数据无法一次可视化，因此我们采用了空间平均和时间平均后可视化的方法。分析的结果是，得到了一些有趣的事实。首先是塑性流动前后的应力对数据并不是分布在屈服面等狭窄区域附近，而是分布在相对较宽的范围内。其次，如果提取分散区域的中心线，并将其作为连续介质模型的屈服面，则利用它得到的柱倒塌连续介质模拟结果将与原始个体单元法的结果吻合得很好。获得，但连接应力对的线与该中心线不正交，表明本构定律是非关联的。