探究EDEM軟件在農(nóng)業(yè)物料學(xué)中的應(yīng)用

閆莉 賈詠琳

摘 要：本文主要論述了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)物料學(xué)的弊端，簡要介紹了EDEM的主要功能，將EDEM用于農(nóng)業(yè)物料學(xué)中進(jìn)行可行性分析，以壓縮單孔為例來說明EDEM具體操作過程，為一線老師教學(xué)提供新的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：EDEM 農(nóng)業(yè)物料學(xué) 教學(xué) 仿真

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0172-02

Abstract： This paper mainly discusses the drawbacks of traditional civil engineering courses， briefly introduces the main functions of EDEM， analyzes the feasibility of using EDEM in civil engineering courses， and illustrates the specific operation process of EDEM by taking compressing single hole as an example， providing a new technical means for front-line teachers'teaching.

Key Words： EDEM； Civil engineering； Teaching； Simulation

近年來，我國大力提倡素質(zhì)教育，對培養(yǎng)全方面高層次的工程技術(shù)人員越來越重視。在農(nóng)業(yè)物料學(xué)中，主要以老師講述、多媒體視頻播放、手工繪圖等傳統(tǒng)手段授課，學(xué)生對于機(jī)器內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及各零部件受力不能很好地理解，很難達(dá)到完美的效果。而EDEM軟件可以進(jìn)行真實(shí)的模擬和仿真，對物料的運(yùn)動(dòng)過程全面而真實(shí)地還原。

1 傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

傳統(tǒng)的教學(xué)缺少趣味，只憑老師口述機(jī)器工作原理及工作過程，學(xué)生難以理解，在黑板畫機(jī)構(gòu)受力分析圖，學(xué)生只能憑空想象。多媒體播放的視頻帶有局限性，難以從全方位各個(gè)角度觀看具體過程，且只能觀看大體對其內(nèi)部難以詳細(xì)描述。此外，帶同學(xué)去現(xiàn)場觀看其實(shí)際運(yùn)行過程，由于場地和安全等限制因素難以實(shí)現(xiàn)。在農(nóng)業(yè)物料學(xué)中，大型設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程的教學(xué)中存在諸多弊端，老師傳授的知識(shí)學(xué)生難以完全理解。

2 EDEM軟件簡介

EDEM是全球首個(gè)多用途離散元素法建模軟件，可用于工業(yè)生產(chǎn)中的顆粒處理及其制造設(shè)備的生產(chǎn)過程的仿真和分析[1-2]。EDEM由3個(gè)工程模塊組成，分別為模型創(chuàng)建、仿真求解和數(shù)據(jù)分析模塊。用戶可以根據(jù)自身需要靈活創(chuàng)建顆粒實(shí)體的參數(shù)（質(zhì)量、形狀、速度等）。隨著數(shù)值仿真技術(shù)的發(fā)展，EDEM離散元軟件在解決工程問題中發(fā)揮著越來越重要的作用[3]。

3 EDEM在土木專業(yè)課中可行性分析

EDEM軟件很小安裝方便，對計(jì)算機(jī)要求不高，32位和64位均可安裝。此軟件操作容易，使用方便，學(xué)習(xí)起來難度不大，在模擬過程中，CAD、SOLIDWORKS、PRO.E等軟件畫出的實(shí)體模型均可直接導(dǎo)入EDEM中，增加仿真的準(zhǔn)確性。此外，也可將顆粒的參數(shù)特性和其他物理特性添加到EDEM中，方便快捷[4]。在專業(yè)課的教學(xué)中，宏觀角度來看，EDEM可以直接構(gòu)建模型、設(shè)置參數(shù)、進(jìn)行仿真，然后以動(dòng)畫形式模擬顆粒在實(shí)際模型中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可分析顆粒的速度、力、位移、應(yīng)變及對幾何體的影響，生動(dòng)形象，直觀準(zhǔn)確。微觀角度來看，EDEM可以獲得不易測量的顆粒尺度行為信息，可分析單個(gè)顆粒在實(shí)際行為軌跡中受力變形。此外，EDEM可以減少對物理原型和試驗(yàn)的需求，眾所周知，實(shí)驗(yàn)課是農(nóng)業(yè)物料學(xué)中必不可少的一部分，但是，實(shí)驗(yàn)課程少實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足等一系列客觀問題使得實(shí)驗(yàn)課形同虛設(shè)，學(xué)生學(xué)不到真正東西。EDEM則可讓這個(gè)問題迎刃而解，且引起學(xué)生的興趣，有助于培養(yǎng)其積極性和創(chuàng)新性。

4 EDEM應(yīng)用舉例

以EDEM模擬單孔壓縮過程為例，打開軟件，設(shè)置顆粒和幾何體的參數(shù)，主要包括泊松比、剪切模量、密度、恢復(fù)系數(shù)等[5]，然后根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)?chuàng)建顆粒模型，主要設(shè)置顆粒的尺寸、形狀。在PRO.E中畫出實(shí)體模型，導(dǎo)入EDEM中形成實(shí)體。在顆粒工廠中生成顆粒以待壓縮。然后設(shè)置壓縮速度、時(shí)間，仿真時(shí)間就完成了。整體操作簡單，網(wǎng)上都有相應(yīng)的教學(xué)視頻，學(xué)習(xí)容易好上手。

5 結(jié)語

本文客觀論述了當(dāng)前農(nóng)業(yè)物料學(xué)課的現(xiàn)狀及其中存在的一些問題，簡要介紹了EDEM的功能及論證其在農(nóng)業(yè)物料學(xué)課中的可行性分析，以壓縮單孔實(shí)驗(yàn)為例詳細(xì)介紹了EDEM的應(yīng)用過程，豐富了日后農(nóng)業(yè)物料學(xué)的教學(xué)手段。

參考文獻(xiàn)

[1] 邢志中，張海東，王孟，等.基于EDEM的小型立式粉碎機(jī)粉碎刀具優(yōu)化與研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（15）：267-270.

[2] 陳瑤，秦志鈺，容幸福.基于EDEM的顎式破碎機(jī)內(nèi)物料破碎行為研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2017（2）：46-49.

[3] 王雪，何立，周開發(fā).EDEM及其應(yīng)用研究與最新進(jìn)展[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2016（3）：52-54.

[4] 隋占峰.振動(dòng)螺旋干法分選的DEM仿真研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2014.

[5] 林龍飛.基于多尺度顆粒模型的預(yù)磨機(jī)破碎能耗分析[D].江西理工大學(xué)，2016.