离散元仿真技术与 AI 融合，助力广泛行业实现创新突破

2024-11-13
上海
本文字数：1733 字
阅读完需：约 6 分钟

作为一种重要的数值模拟方法，离散元仿真技术（DEM）通过模拟颗粒或物料粒子的运动、碰撞、摩擦等相互作用，能够精准地分析和优化各种颗粒物料的处理过程。

最初离散元仿真技术主要应用于颗粒物料的动态行为分析，但随着技术的进步，其应用范围不断扩大，涵盖了更为广泛的行业和领域。目前，离散元仿真技术已经渗透到以下几个重要领域：

（1）建筑与土木工程

在土木工程领域，DEM 技术被广泛应用于土壤、砂石、混凝土等材料的流动性分析。通过离散元法，工程师能够准确模拟不同材料在施工过程中与机械设备的相互作用，优化施工方案和提高施工效率。例如，土工格栅加筋土离散单元法建模分析便是土木工程中的一个经典应用案例。通过精确模拟土壤与土工格栅之间的相互作用，可以有效优化基础设施建设中的地基稳定性和轨道床的强度，进而提升工程质量。

（2）农业与机械工程

随着农业机械的逐步智能化和高效化，DEM 技术在农业领域的应用前景也日益广阔。例如，印度知名农业机械制造商 Mahindra 通过使用 Altair® EDEM™软件，开发了农用拖拉机轮胎接触区三维仿真模型。这一仿真模型帮助优化了拖拉机在不同土壤条件下的轮胎设计，提高了农机的性能和土壤适应能力。这一应用对于农业机械行业的进一步发展具有重要意义。

此外，基于 DEM-CFD 耦合仿真的播种机优化设计也体现了离散元仿真技术在农业机械中的独特价值。通过将离散元仿真与计算流体力学（CFD）结合，精确模拟播种机的工作环境和颗粒行为，为农业机械的设计提供了更加精准的理论依据和实践指导。

（3）矿业与材料工程

在矿业领域，DEM 技术被广泛应用于破碎、筛分、运输等过程的优化。美国 Astec 公司长期使用离散元仿真技术，特别是在沥青搅拌设备领域，已有近 20 年的应用历史。如今，Astec 公司进一步将机器学习与 EDEM 结合，推动了仿真技术的进步与应用升级。这一进展在提高生产效率、减少能耗和优化设备性能方面具有重要意义。

随着 DEM 在各行业与领域的不断深入以及现代科技的不断发展，其与人工智能、机器学习等现代技术融合，推动广泛行业实现了创新突破。为了进一步推进这一技术的发展，Altair 将于 2024 年 11 月 20 日至 21 日举办全球离散元仿真技术（ATCx DEM）直播会议，展示全球范围内的行业应用及前沿研究，涵盖接近 60 场高质量演讲，涉及多个热门行业的技术进展。关注 Altair 澳汰尔公众号了解更多全球离散元技术分享。

这场会议不仅展示了离散元仿真技术在传统行业中的深度应用，还进一步揭示了它在新兴领域的巨大潜力，并向大家展示了 DEM 技术的未来发展趋势 ：

（1）智能化与自动化

随着人工智能和机器学习的进一步发展，离散元仿真技术未来将更加智能化。通过结合 AI 技术，DEM 能够实现自我学习和优化，帮助工程师在设计初期就发现潜在问题并加以修正，极大地提升设计效率和产品质量。

（2）跨领域应用的深入探索

未来，DEM 技术将继续扩展到更多新兴行业，如新能源、智能制造、医疗健康等。尤其在电池、制药和环保等领域，DEM 的精确建模和仿真将帮助解决许多传统方法无法高效解决的问题。例如，在电池行业，基于颗粒尺度的仿真将为锂电池的生产工艺优化提供重要支持，进一步推动新能源产业的发展。

（3）与虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的结合

虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的快速发展，将为 DEM 技术的应用带来更多创新机会。通过 VR/AR，工程师可以在虚拟环境中直观地观察颗粒物料的行为，实时调整设计参数，实现更加高效的产品优化和过程控制。