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Método de elementos discretos (DEM) en Abaqus

El método de los elementos discretos (DEM de su siglas en inglés Discrete Element Method) es un método relativamente sencillo para simular el comportamiento físico de granos o partículas y se puede realizar con Abaqus/Explicit

¿Qué es DEM?

El DEM son partículas esféricas discretas interactúan entre sí y con otras superficies en un análisis Abaqus/Explicit. La materia granular o particulada puede simularse fácilmente utilizando el DEM; cada partícula del DEM representa,de manera independiente, un grano, una pastilla, una viruta, etc. Las propias partículas no pueden sufrir grandes deformaciones. Se trata de un método completamente diferente y mucho más sencillo que “el otro método de partículas” de Abaqus: el método hidrodinámico de partículas suavizadas (SPH de sus siglas en inglés Smoothed Particle Hydrodynamic), en el que grupos de elementos (o particulas) modelan de manera conjunta un comportamiento continuo.

Las partículas del MDE son elementos rígidos de un solo nodo con radios específicos. Los nodos de las partículas tienen grados de libertad traslacionales y rotacionales, por lo que estos últimos pueden influir en el comportamiento de forma bastante significativa cuando se considera la fricción.

DEM en Abaqus

Las partículas DEM pueden interactuar con superficies lagrangianas, así como con otras partículas DEM, a través del enfoque general de contacto incluido en Abaqus. Las partículas DEM utilizan un método de penalización para el contacto, que introduce una flexibilidad en el sistema de partículas. Esta flexibilidad puede utilizarse para modelar una rigidez macroscópica de un material granular empaquetado. Opcionalmente, puede utilizarse un método de contacto hertziano para las interacciones de las partículas.

Las partículas DEM pueden inicializarse al comienzo del análisis, o pueden generarse a lo largo del mismo. Cuando se generan, puede asignarse a cada partícula un radio aleatorio. Para modelar formas más complejas en lugar de simples esferas, se pueden combinar múltiples partículas DEM en un clúster utilizando restricciones MPC. Las agrupaciones no son compatibles con el propio generador de partículas de Abaqus

Ejemplo de DEM hecho con Abaqus

El caso de ejemplo presentado representa un spudcan que se introduce en el lecho marino, sobre el que se añade relleno de roca (partículas de roca). El relleno de roca se modela utilizando las partículas DEM que se generan con un radio aleatorio dentro de una distribución normal. Se genera un total de 100.000 partículas. Además de las partículas DEM, se añaden a la mezcla varios cientos de cuerpos rígidos en forma de cruz 3D. El contacto entre las partículas se gestiona mediante el método de contacto hertziano para garantizar el correcto incremento automático del tiempo.

En los primeros segundos del análisis, las partículas se añaden al análisis. El desplazamiento del spudcan rígido se retrasa utilizando una definición de amplitud para dejar que las partículas del DEM lleguen a un estado de reposo antes de que se produzca el contacto entre el spudcan y las partículas.

¿En qué industrias o problemas se aplica el DEM?

Historicamente, el DEM se ha utilizado en el campo de la mecánica de rocas. Esto ha ido cambiando con el paso del tiempo y se puede aplicar en cualquier industria donde se quiera comprender el comportamiento de un material granulado como podría ser la manipulación y el procesamiento de granos como la soja, el maíz, el trigo y el arroz. Asimismo, varias aplicaciones de la simulación DEM en procesos de fabricación de productos farmacéuticos, como la molienda, la mezcla, la granulación y el recubrimiento

 

Empieza con DEM, el metodo de elementos discretos

Puede encontrar más información sobre el método de elementos discretos en los manuales de Abaqus o contactaros y evaluar si podemos ayudarte.
https://help.3ds.com/2021/english/dssimulia_established/simacaeanlrefmap/simaanl-c-demanalysis.htm?contextscope=all

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