Altair EDEM’de yumuşak toprakların simülasyonu

Kum, silt ve kil miktarına ve nem içeriğine bağlı olarak farklı dokulara sahip birçok farklı toprak türü vardır. Toprak, farklı kıvam ve çeşitli yapışkanlık ve plastisite seviyelerine ve farklı sıkıştırılabilirlik parametrelerine sahip olabilen bir malzemedir.

Bu, ekipmanlarının toprakla etkileşimini anlamak ve belirli bir toprak türünün tasarımları üzerindeki etkisini değerlendirmeyi isteyen mühendislerin işini zorlaştırır.

Ayrık Eleman Yöntemini (DEM) kullanılarak toprak modelleme söz konusu olduğunda, simülasyon sonuçlarına güvenmenin anahtarı, simülasyonun gerçek malzeme davranışını temsil ettiğinden emin olmak için doğru parametreleri ve malzeme özelliklerini seçmektir. Toprak gibi karmaşık bir malzeme için bu parametreleri belirlemek birçok mühendis için büyük bir zorluk ve engel teşkil eder.

Geliştiriciler, bunun üstesinden gelmek için, küçük bir toprak modeli yelpazesi geliştirdi ve kullanıcıların yumuşak toprakları kolayca modellemeye başlamalarını sağlamak için Altair EDEM yazılımında kullanıma sundu.

Toprak Başlangıç Paketi ( Soils starter pack)

Toprak Başlangıç Paketi, ilk olarak Altair EDEM 2018 versiyonuna eklendi. Farklı sıkıştırılabilirlik ve yapışkanlık aralığına sahip 8 model toprak içermektedir. Bu modeller, çakıllardan yumuşak sıkıştırılabilir topraklara kadar çeşitli toprakları modellemek için Altair EDEM‘de yerleşik farklı fizik modellerini kullanır.

Bu paket, arazi inşaatı, tarım ve ormancılık makineleri ve yumuşak topraklarla temas eden veya bunlarla temas halinde olan araçlar dahil olmak üzere ağır ekipman tasarlayan kullanıcılar için tasarlanmıştır. Soils Starter Pack, ekipman tasarımlarını çeşitli topraklarla hızlı ve kolay bir şekilde karşılaştırmayı ve örneğin çamur gibi sıkıştırılabilir, oldukça yapışkan bir malzeme ve kum gibi serbest akan bir malzeme gibi zorlu koşullar için performanslarını test etmeyi mümkün kılar.

Herhangi bir DEM simülasyonunun merkezinde bir temas modeli bulunur. Temas modelleri, bir simülasyonda parçacıklar arasındaki etkileşimi tanımlayan farklı yasa ve denklemlerden oluşur. Bir malzeme yapışkanlık ve kohezyon gösterdiğinde, yüksek oranda sıkıştırılabilir olduğunda veya tamamen elastik olduğunda, her şey seçilen temas modeline bağlıdır. “Toprak başlangıç paketi”nde 4 farklı temas modeli seçilmiştir:

Hertz-Mindlin: Bu temas modeli, doğru ve verimli kuvvet hesaplaması nedeniyle EDEM‘de kullanılan varsayılan modeldir. Bu modelde normal kuvvet bileşeni Hertzian temas teorisine ve teğet kuvvet modeli “Mindlin-Deresiewicz” çalışmasına dayanmaktadır.

JKR ile Hertz-Mindlin: temas bölgesi içindeki “Van der Waals” kuvvetlerinin etkisini açıklayan bir kohezyon temas modelidir. Kullanıcının kuru tozlar veya ıslak malzemeler gibi güçlü yapışkan sistemleri modellemesine olanak tanır.

Hysteretic Spring: “Histeretik Yay” temas modeli, plastik deformasyon davranışlarının temas mekaniği denklemlerine dahil edilmesini sağlar ve bu da parçacıkların önceden tanımlanmış bir gerilime kadar elastik bir şekilde davranmasına neden olur. Bu gerilim aşıldığında, parçacıklar plastik deformasyon geçiriyormuş gibi davranırlar.

Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion (EEPA) modeli: “Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion” Modeli (EEPA), yapışkan katıların geçmiş bağımlılığını ve temel karakteristik davranışını yakalar. Model, elastik-plastik kontak deformasyonunu hesaba katmak için doğrusal olmayan bir histerik yay modeli ve plastik kontak deformasyonunun bir fonksiyonu olan yapışkan kuvvet bileşenini içerir.

Bu temas modellerine dayalı olarak aşağıda listelendiği gibi 8 toprak modeli geliştirilmiştir.

Kuru çakıl ve kum gibi malzemeler

1-) Sıkıştırılamaz, yapışkan olmayan toprak.

Islak çakıl gibi malzemeler

1-) Sıkıştırılamaz, yapışkan toprak
2-) Sıkıştırılamaz, çok yapışkan toprak

Taze sürülmüş toprak gibi malzemeler

1-) Sıkıştırılabilir, kuru toprak
2-) Çok sıkıştırılabilir, kuru toprak

Kil ve çok ıslak kum gibi malzemeler

1-) Sıkıştırılabilir, yapışkan toprak
2-) Sıkıştırılabilir, çok yapışkan toprak
3-) Sıkıştırılabilir, yumuşak, çok yapışkan toprak

Modellere ek bir lisansa ihtiyaç duymadan doğrudan Altair EDEM içinden erişibilir ve bir simülasyonda kullanabilirsiniz. Bu, DEM simülasyonunu mühendisler için daha erişilebilir hale getirme ve onlara farklı fizik modellerini kullanmaları için bir başlangıç noktası verme hedefinin bir parçasıdır.

Kurumsal kullanıcılar için süre kısıtlamalı Altair EDEM yazılımı –> İNDİRİN

Öğrenciler için ücretsiz Altair EDEM versiyonu –> İNDİRİN