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Übersicht und Einsatzmöglichkeiten
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PFC2D ist ein universelles Werkzeug für die zwei-dimensionale Simulation von Partikelsystemen auf der Basis der Diskrete Elemente Methode. Es können sowohl kugel- bzw. scheibenförmige als auch sehr komplexe Partikelformen modelliert werden. Die Partikelgröße ist nicht beschränkt. Zur Modellierung der Kontakte zwischen den Partikeln sind verschiedene Kontaktgesetze implementiert, die frei erweiterbar sind. Da die Kontakte automatisch erkannt werden, sind unbegrenzte Dehnungen des Partikelsystems realisierbar. Die Partikel lassen sich durch geeignete Kontaktmodelle verbinden, so dass neben losen Partikelsystemen z.B. auch bindige Böden, Gesteine, Beton, Sinterkeramiken, Komposite, Nanopartikel u.v.m. simuliert werden können. Komplexe Randbedingungen werden mit Hilfe verschiedener Wandelemente, wie Geraden, Kreise und Kreissegmente realisiert. Mit Hilfe der eingebauten Scriptsprache FISH kann die Bewegung der Wände gesteuert werden, so dass sich vom spannungsgesteuerten Triaxialtester bis zum komplexen Schüttgutförderer jede Anwendung abbilden lässt.
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Charakteristisch für PFC3D
- ein Modell mit 100.000 Partikeln benötigt ca. 98 MB RAM
- die Simulation kann zu jedem Zeitpunkt unterbrochen und gespeichert werden
- gespeicherte Simulationen lassen sich als Ausgangspunkt weiterer Simulationen verwenden
- explizites Lösungsschema mit automatischer Zeitschrittanpassung
- Partikel und Wände können zu jedem Zeitpunkt der Modellierung erzeugt oder aus dem Modell gelöscht werden
- Partikel-Generatoren zur automatischen Erzeugung von großen Partikelsystemen mit verschiedenen Partikelgrößenverteilungen
- implementierte Kontaktgesetze: lineare und nicht-lineare (Hertz) Elastizität, Coulombsche Reibung, Kontaktdämpfung, Bonds mit Zug-, Scher- und Biegesteifigkeit und -festigkeit
- C++ Schnittstelle zur freien Erweiterung der Kontaktmodelle (User Defined Models)
- implementierte Wände: Geraden, Kreise, Kreissegmente, komplexe Formen können aus Geradenabschnitten gebildet werden
- interne Scriptsprache FISH mit Zugriff auf alle geometrischen, physikalischen und materialabhängigen Parameter
- C++ Schnittstelle zur Beschleunigung getesteter FISH-Routinen
- jedem Partikel und Kontakt können unterschiedliche Eigenschaften zugewiesen werden, die zu jedem Zeitpunkt der Modellierung geändert werden können
- den Partikeln können Kräfte oder Geschwindigkeiten zugewiesen werden
- Aufzeichnung des Verlaufes beliebiger Größen während der Simulation
- Darstellung der Verlaufsgeschichte in Diagrammform
- implementierte Grafik mit zahlreichen Optionen zur online-Beobachtung und Auswertung
- implementierte Tools zur Ermittlung makroskopischer Größen wie Spannungen, Verformungsraten und Porositäten
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Typische Einsatzmöglichkeiten
- Untersuchung dynamischer Vorgänge an Böschungen, Hängen, Tunneln und Gründungen
- Simulation der Schüttgüter in Lager- und Fördereinrichtungen, wie Silos und Stetigförderer
- Verfahrenstechnische Prozesse wie z.B. Agglomeration, Zerkleinerung, Mischen
- Untersuchung der Rißbildung und Schädigung in Festkörpern und Sinterkeramiken
- Grundlagenforschung an granularen Medien
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