Modelowanie ośrodków sypkich

Autor: Tomasz Czyż

Projektowanie urządzeń i pojemników na różnorodne materiały sypkie wymaga dobrego oszacowania obciążeń od tego rodzaju materiałów. Dotyczy to szczególnie systemów przechowywania, transportu takich jak:

  • silosy, zbiorniki,
  • przenośniki, podajniki,
  • mieszadła, napełniacze

Oczywiście są wzory analityczne, normy, ale czasem w trudnych sytuacjach obliczeniowych, takich jak dynamiczne interakcje trudno jest oszacować te oddziaływania. Z pomocą przychodzą symulacje numeryczne i specjalne techniki modelowania, w których możemy odwzorować nawet poszczególne cząsteczki materiału.

W programie LS-DYNA jest zaimplementowana jedna z takich metod, a mianowicie metoda elementów dyskretnych DEM, zgodna ze sformułowaniem (Cundall & Strack 1979).

Metoda ta modeluje ośrodek sypki w formie kulek o różnych promieniach, mogących ze sobą wchodzić w interakcje. Dodatkowo oczywiście kulki mogą także oddziaływać na inne struktury.

Materiały sypkie

Sformułowanie umożliwia definicję różnego rodzaju oddziaływań od kontaktowych po zjawiska kapilarne lub związane z mechaniką pękania pozwalając na modelowanie całego spektrum różnych ośrodków sypkich suchych i wilgotnych a nawet kruchych ośrodków stałych.

Program LS-DYNA ma szereg narzędzi umożliwiających szybkie modelowanie tego typu symulacji. Cząsteczki są automatycznie generowane w objętościach, które wybierzemy, bądź mamy do dyspozycji generatory, w których definiujemy strumień masowy i prędkość początkową cząsteczek.

Przykład symulacji:

ezgif.com video to gifLS-DYNA pozwala bez większych problemów na wykonanie powyższych symulacji. Jednak ANSYS dysponuje również narzędziami przenaczonymi stricte do symulacji materiałów sypkich: Rocky DEM brazyliskiego Channel Partnera ANSYS - ESSS.

W razie pytań, prosimy o kontakt.