Discrete element method (original) (raw)
이산요소법(離散要素法, 영어: discrete element method), DEM) 또는 개별요소법(個別要素法, 영어: distinct element method)은 분자동역학과 관련 있는 방법으로 입자법(粒子法, particle method)의 일종이다.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | Der Begriff Diskrete-Elemente-Methode (engl. discrete element method, DEM) wird heutzutage für zwei numerische Berechnungsverfahren verwendet. Die häufigste Verwendung findet die von Cundall im Jahre 1971 entwickelte numerische Berechnungsmethode, mit der die Bewegung einer großen Zahl von Teilchen berechnet werden kann. Die Methode wird manchmal auch als Distinct Element Method bezeichnet. Ursprünglich diente sie für verschiedene Berechnungen der Molekulardynamik (MD). Seit ihrer Einführung hat sich ihr Einsatzgebiet ausgedehnt, wie z. B. auf die Simulation aus der Partikelverfahrenstechnik, der Geotechnik und des Maschinenbaus. Eine Erweiterung des Verfahrens ist die erweiterte Diskrete-Elemente-Methode. Auf der anderen Seite wird der Begriff DEM auch für ein Stabgittermodell verwendet. Diese Betrachtungsweise – Abbildung eines Körpers durch Stäbe – geht auf Arbeiten von E. G. Kirsch aus dem Jahr 1868 zurück und wurde zum Beispiel von Felix Klein und Karl Wieghardt Anfang des 20. Jahrhunderts weiterentwickelt. Heute wird die Stabgittermethode unter anderem zur Simulation des Materialverhaltens von Verbundswerkstoffen insbesondere Gewebestrukturen eingesetzt. Darüber hinaus zeigte sich, dass die DEM sich zur Lebensdauerabschätzung von metallischen und keramischen Werkstoffen eignet. DEM wird auch zur Beschreibung des Materialverhaltens in der Geomechanik angewandt. Von der DEM zu unterscheiden ist die Finite-Elemente-Methode (FEM), ein numerisches Verfahren, das für physikalische Aufgabenstellungen, zum Beispiel bei Festkörpern, angewendet wird. Der folgende Text beschränkt sich auf die DEM nach Cundall, da sie derzeit eine höhere Relevanz in der Forschung erfährt. (de) A discrete element method (DEM), also called a distinct element method, is any of a family of numerical methods for computing the motion and effect of a large number of small particles. Though DEM is very closely related to molecular dynamics, the method is generally distinguished by its inclusion of rotational degrees-of-freedom as well as stateful contact and often complicated geometries (including polyhedra). With advances in computing power and numerical algorithms for nearest neighbor sorting, it has become possible to numerically simulate millions of particles on a single processor. Today DEM is becoming widely accepted as an effective method of addressing engineering problems in granular and discontinuous materials, especially in granular flows, powder mechanics, and rock mechanics. DEM has been extended into the Extended Discrete Element Method taking heat transfer, chemical reaction and coupling to CFD and FEM into account. Discrete element methods are relatively computationally intensive, which limits either the length of a simulation or the number of particles. Several DEM codes, as do molecular dynamics codes, take advantage of parallel processing capabilities (shared or distributed systems) to scale up the number of particles or length of the simulation. An alternative to treating all particles separately is to average the physics across many particles and thereby treat the material as a continuum. In the case of solid-like granular behavior as in soil mechanics, the continuum approach usually treats the material as elastic or elasto-plastic and models it with the finite element method or a mesh free method. In the case of liquid-like or gas-like granular flow, the continuum approach may treat the material as a fluid and use computational fluid dynamics. Drawbacks to homogenization of the granular scale physics, however, are well-documented and should be considered carefully before attempting to use a continuum approach. (en) La méthode des éléments discrets est une méthode crée en 1979 par Cundall pour résoudre les équations de la dynamique dans un milieu granulaire. Cette méthode consiste à définir le domaine à l’aide de particules liées entre elles par des lois d’interaction. Cette méthode a été développée après pour résoudre les problèmes de discontinuité dans un milieu continu, et, plus précisément, pour visualiser la propagation de failles. Les scientifiques ont souhaité développer cette méthode parce que la méthode la plus connue, la méthode des éléments finis, atteint ses limites pour étudier des discontinuités. (fr) 이산요소법(離散要素法, 영어: discrete element method), DEM) 또는 개별요소법(個別要素法, 영어: distinct element method)은 분자동역학과 관련 있는 방법으로 입자법(粒子法, particle method)의 일종이다. (ko) 個別要素法（こべつようそほう、英: Distinct Element Method、DEM）または離散要素法（Discrete Element Method、DEM）は、解析の対象を自由に運動できる多角形や円形・球の要素の集合体としてモデル化し、要素間の接触・滑動を考慮して、各時刻におけるそれぞれの要素の運動を逐次追跡して解析する手法である。もとは岩盤工学に適用するためにPeter A. Cundall (1971)およびCundall and Strack (1979)により発表された論文に端を発しており、現在は液状化や土石流など地盤の挙動解析やコンクリート構造物、粉体（化学工学、リチウムイオン電池、薬学、農学など）、磁気相互作用力を有する電子写真システムのトナーの挙動解析などに用いられている。 (ja) Metoda elementów dyskretnych (ang. discrete element method) – zbiór metod numerycznych i algorytmów mające na celu obliczenie właściwości fizycznych dużej liczby obiektów w ruchu swobodnym. Przykładowymi obiektami (najczęściej występującymi w symulacjach) są: * materiały przechowywane w silosach np. zboże, owoce itp. * materiały sypkie np. piasek. * ciecze i roztwory. (pl) Метод дискретного элемента (DEM, от англ. Discrete element method) — это семейство численных методов предназначенных для расчёта движения большого количества частиц, таких как молекулы, песчинки, гравий, галька и прочих гранулированных сред. Метод был первоначально применён в 1971 для решения задач механики горных пород., и детализировали теоретические основы метода. В 1985 они показали, что DEM может быть рассмотрен как обобщение метода конечных элементов (МКЭ, FEM). В книге Numerical Modeling in Rock Mechanics, by Pande, G., Beer, G. and Williams, J.R. описано применение этого метода для решения геомеханических задач. Теоретические основы метода и возможности его применения неоднократно рассматривалось на 1-й, 2-й и 3-й Международной Конференции по Методам Дискретного Элемента. , и (см. ниже) опубликовали ряд журнальных статей описывающих современные тенденции в области DEM. В книге The Combined Finite-Discrete Element Method, детально описано комбинирование Метода Конечного Элемента и Метода Дискретного Элемента. Этот метод иногда называют молекулярной динамикой (MD), даже когда частицы не являются молекулами. Однако, в противоположность молекулярной динамике, этот метод может быть использован для моделирования частиц с несферичной поверхностью. Различными ответвлениями семейства DEM являются, предложенный в 1971,, предложенный , и в 1985, (DDA) предложенный в 1988, и метод конечных дискретных элементов (finite-discrete element method), предложенный и в 2004. Методы дискретного элемента очень требовательны к вычислительным ресурсам ЭВМ. Это ограничивает размер модели или количество используемых частиц. Прогресс в области вычислительной техники позволяет частично снять это ограничение за счет использования параллельной обработки данных. Альтернативой обработки всех частиц отдельно является обработка данных как сплошной среды. Например, если гранульный поток подобен газу или жидкости, можно использовать вычислительную гидродинамику. (ru) Метод дискретних елементів (DEM, від англ. Discrete element method) — загальна назва ряду чисельних методів, призначених для розрахунку руху великої кількості частинок, таких як молекули, піщинки, гравій, галька та інших гранульованих середовищ. (uk) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Cundall_DEM.gif?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | http://www-mupf.mech.eng.osaka-u.ac.jp/paper_pdf/PT98,v96,129 http://www.dem-solutions.com/papers/discrete-particle-simulation-of-particulate-systems-a-review-of-major-applications-and-findings/ http://www.iste.co.uk/index.php%3Ff=x&ACTION=View&id=384, https://web.archive.org/web/20070930212612/http:/www-mupf.mech.eng.osaka-u.ac.jp/paper_pdf/PT98,v96,129 |
| dbo:wikiPageID | 63473 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 23146 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1117705593 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Boundary_condition dbr:Elasticity_(physics) dbr:Electric_charge dbr:Extended_Discrete_Element_Method dbr:Meshfree_methods dbr:Van_der_Waals_force dbr:Velocity dbr:Degrees_of_freedom_(statistics) dbr:Electrostatic dbr:Continuum_mechanics dbr:Chemical_reaction dbr:Quadratic_growth dbr:Quadtree dbr:Cohesion_(chemistry) dbr:Galaxy dbr:Gravity dbr:Compaction_simulation dbr:Computational_fluid_dynamics dbr:Friction dbr:Plasticity_(physics) dbr:Powder_metallurgy dbr:Adhesion dbr:Three-dimensional_space dbr:Heat_transfer dbr:Barnes–Hut_simulation dbr:Numerical_analysis dbr:Fast_multipole_method dbr:Fluid dbr:Molecular_dynamics dbr:Pauli_exclusion_principle dbr:Soil_mechanics dbc:Numerical_differential_equations dbr:Symplectic_integrator dbr:Homogenization_(chemistry) dbr:Discontinuous_Deformation_Analysis dbr:Newton's_laws_of_motion dbr:Solid dbr:Verlet_integration dbr:Octree dbr:Finite_element_method dbr:Peter_A._Cundall dbr:Electrostatic_attraction dbr:Pseudoparticle dbr:Program_loop dbr:Coulomb_force dbr:Leapfrog_method dbr:Velocity_Verlet dbr:Numerical_ordinary_differential_equations dbr:Movable_Cellular_Automata dbr:Ante_Munjiza dbr:Antonio_Bobet dbr:Contact_plasticity dbr:Distinct_element_method dbr:File:Cundall_DEM.gif dbr:Generalized_discrete_element_method dbr:Liquid_bridging dbr:Nenad_Bicanic dbr:Roger_Owen_(mathematician) |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Cite_book dbt:Cite_encyclopedia dbt:Cite_journal dbt:Distinguish dbt:Harv dbt:Harvtxt dbt:More_citations_needed dbt:Reflist dbt:Short_description |
| dcterms:subject | dbc:Numerical_differential_equations |
| rdf:type | owl:Thing yago:WikicatNumericalDifferentialEquations yago:Abstraction100002137 yago:Communication100033020 yago:DifferentialEquation106670521 yago:Equation106669864 yago:MathematicalStatement106732169 yago:Message106598915 yago:Statement106722453 |
| rdfs:comment | 이산요소법(離散要素法, 영어: discrete element method), DEM) 또는 개별요소법(個別要素法, 영어: distinct element method)은 분자동역학과 관련 있는 방법으로 입자법(粒子法, particle method)의 일종이다. (ko) 個別要素法（こべつようそほう、英: Distinct Element Method、DEM）または離散要素法（Discrete Element Method、DEM）は、解析の対象を自由に運動できる多角形や円形・球の要素の集合体としてモデル化し、要素間の接触・滑動を考慮して、各時刻におけるそれぞれの要素の運動を逐次追跡して解析する手法である。もとは岩盤工学に適用するためにPeter A. Cundall (1971)およびCundall and Strack (1979)により発表された論文に端を発しており、現在は液状化や土石流など地盤の挙動解析やコンクリート構造物、粉体（化学工学、リチウムイオン電池、薬学、農学など）、磁気相互作用力を有する電子写真システムのトナーの挙動解析などに用いられている。 (ja) Metoda elementów dyskretnych (ang. discrete element method) – zbiór metod numerycznych i algorytmów mające na celu obliczenie właściwości fizycznych dużej liczby obiektów w ruchu swobodnym. Przykładowymi obiektami (najczęściej występującymi w symulacjach) są: * materiały przechowywane w silosach np. zboże, owoce itp. * materiały sypkie np. piasek. * ciecze i roztwory. (pl) Метод дискретних елементів (DEM, від англ. Discrete element method) — загальна назва ряду чисельних методів, призначених для розрахунку руху великої кількості частинок, таких як молекули, піщинки, гравій, галька та інших гранульованих середовищ. (uk) Der Begriff Diskrete-Elemente-Methode (engl. discrete element method, DEM) wird heutzutage für zwei numerische Berechnungsverfahren verwendet. Die häufigste Verwendung findet die von Cundall im Jahre 1971 entwickelte numerische Berechnungsmethode, mit der die Bewegung einer großen Zahl von Teilchen berechnet werden kann. Die Methode wird manchmal auch als Distinct Element Method bezeichnet. Ursprünglich diente sie für verschiedene Berechnungen der Molekulardynamik (MD). Seit ihrer Einführung hat sich ihr Einsatzgebiet ausgedehnt, wie z. B. auf die Simulation aus der Partikelverfahrenstechnik, der Geotechnik und des Maschinenbaus. Eine Erweiterung des Verfahrens ist die erweiterte Diskrete-Elemente-Methode. (de) A discrete element method (DEM), also called a distinct element method, is any of a family of numerical methods for computing the motion and effect of a large number of small particles. Though DEM is very closely related to molecular dynamics, the method is generally distinguished by its inclusion of rotational degrees-of-freedom as well as stateful contact and often complicated geometries (including polyhedra). With advances in computing power and numerical algorithms for nearest neighbor sorting, it has become possible to numerically simulate millions of particles on a single processor. Today DEM is becoming widely accepted as an effective method of addressing engineering problems in granular and discontinuous materials, especially in granular flows, powder mechanics, and rock mechanics. (en) La méthode des éléments discrets est une méthode crée en 1979 par Cundall pour résoudre les équations de la dynamique dans un milieu granulaire. Cette méthode consiste à définir le domaine à l’aide de particules liées entre elles par des lois d’interaction. (fr) Метод дискретного элемента (DEM, от англ. Discrete element method) — это семейство численных методов предназначенных для расчёта движения большого количества частиц, таких как молекулы, песчинки, гравий, галька и прочих гранулированных сред. Метод был первоначально применён в 1971 для решения задач механики горных пород., и детализировали теоретические основы метода. В 1985 они показали, что DEM может быть рассмотрен как обобщение метода конечных элементов (МКЭ, FEM). В книге Numerical Modeling in Rock Mechanics, by Pande, G., Beer, G. and Williams, J.R. описано применение этого метода для решения геомеханических задач. Теоретические основы метода и возможности его применения неоднократно рассматривалось на 1-й, 2-й и 3-й Международной Конференции по Методам Дискретного Элемента. , и ( (ru) |
| rdfs:label | Diskrete-Elemente-Methode (de) Discrete element method (en) Méthode des éléments discrets (fr) 이산요소법 (ko) 個別要素法 (ja) Metoda elementów dyskretnych (pl) Метод дискретного элемента (ru) Метод дискретних елементів (uk) |
| owl:differentFrom | dbr:Finite_element_method |
| owl:sameAs | freebase:Discrete element method yago-res:Discrete element method wikidata:Discrete element method dbpedia-de:Discrete element method dbpedia-fr:Discrete element method dbpedia-ja:Discrete element method dbpedia-ko:Discrete element method http://lt.dbpedia.org/resource/Diskrečiųjų_elementų_metodas dbpedia-pl:Discrete element method dbpedia-ru:Discrete element method dbpedia-uk:Discrete element method https://global.dbpedia.org/id/53uho |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Discrete_element_method?oldid=1117705593&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Cundall_DEM.gif |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Discrete_element_method |
| is dbo:wikiPageDisambiguates of | dbr:DEM_(disambiguation) |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Applications_of_discrete_element_methods dbr:Discrete_particle_method dbr:Discrete_Element_Method dbr:Discrete_particle_model |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Particle_damping dbr:University_of_the_Witwatersrand_School_of_Chemical_and_Metallurgical_Engineering dbr:Index_of_physics_articles_(D) dbr:Slope_stability_analysis dbr:List_of_mathematics-based_methods dbr:List_of_numerical_analysis_topics dbr:Numerical_modeling_(geology) dbr:Modelling_of_particle_breakage dbr:Applications_of_discrete_element_methods dbr:Smoothed-particle_hydrodynamics dbr:Compaction_simulation dbr:Computational_fluid_dynamics dbr:DEM_(disambiguation) dbr:Extreme_Loading_for_Structures dbr:Discontinuous_deformation_analysis dbr:Discrete_calculus dbr:Discrete_particle_method dbr:Molecular_dynamics dbr:LS-DYNA dbr:Symplectic_integrator dbr:Cohesion_number dbr:Remotely_triggered_earthquakes dbr:Movable_cellular_automaton dbr:Extended_discrete_element_method dbr:Discrete_Element_Method dbr:Finite_element_method dbr:Simcenter_STAR-CCM+ dbr:Discrete_particle_model |
| is dbp:data of | dbr:Movable_cellular_automaton |
| is rdfs:seeAlso of | dbr:Slope_stability_analysis |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Discrete_element_method |
