ايجاد، بازتوليد و بسته‌بندي احجام تصادفي به منظور استفاده از آن‌ها در تحليل‌ مواد ناپيوسته به روش المان مجزا

Generating, Reproducing and Packaging of Random Volumes for Discrete Element Analysis of Discontinuous Materials

   امروزه با گسترش روزافزون نیاز به شبیه‌سازی مواد گرانول و نیز شبیه‌سازی دانه‌بندی مواد‌، ایجاد احجام و سطوح تصادفی اهمیت چشمگیری پیدا كرده است. از آنجایی كه مواد ناپیوسته دارای ذراتی با شكل تصادفی هستند، به همین دلیل ایجاد احجام تصادفی و استفاده از آن‌ها به عنوان بلوك‌های مجزا در تحلیل‌های المان مجزا، می‌تواند كمك شایانی در نزدیك كردن نتایج تحلیل‌های عددی مواد ناپیوسته به نتایج تجربی، انجام دهد. در این مقاله یك روند مناسب برای ایجاد و آماده‌سازی ذرات دارای اشكال پیچیده، به منظور استفاده از آنها در تحلیل‌های مواد ناپیوسته به روش المان مجزا، ارائه می‌گردد. برای این منظور، ابتدا به ایجاد احجام و سطوح تصادفی با استفاده از دو ‌الگوریتم پیشنهادی جدید، پرداخته می‌شود. سپس برای اینكه احجام تصادفی ایجاد شده، در نرم‌افزارهای تحلیلی كه از روش المان مجزا استفاده می‌كنند، قابل استفاده باشند، ‌الگوریتمی برای بازتولید آن‌ها از طریق مونتاژ كره‌ها بر روی یكدیگر ارائه می‌گردد. در نهایت، از آنجایی كه ورودی اولیه در تحلیل مواد ناپیوسته، مجموعه‌ای بسته‌بندی شده از بلوك‌های مجزا می‌باشد، با ارائه‌ی یك الگوریتم بسته‌بندی جدید، به بسته‌بندی این بلوك‌های مجزا پرداخته می‌شود.كلیه‌ی الگوریتم‌های موجود در این مقاله، به صورت موفق پیاده‌سازی شده و نتایج آن­ها در محیط یك نرم‌افزار مدلسازی هندسی، به نمایش در‌آمده‌اند.

Today, with the increasing need for simulation of granular materials and simulation of materials grading, creating random volumes and surfaces have become significantly important. Since discontinuous materials have particles with random shapes, thus, creating random volumes and using them as separate blocks in the analysis of discrete element can significantly help to adjust the numerical analysis results of discontinuous materials to the experimental results. In this paper, an appropriate process is offered to create and prepare particles with complex shapes in order to use them in the analysis of discontinuous materials by discrete element method. To this end, using two new proposed algorithms, random surfaces and volumes are created. Then, in order to use the produced random surfaces and volumes in the analytical software that uses discrete element method, an algorithm is offered to reproduce them through assembling the spheres on each other. Finally, since the initial input in the analysis of discontinuous materials is a packing set of discrete blocks by offering a new packaging algorithms, these discrete blocks are got packed. All algorithms were successfully implemented and the random volumes are generated and displayed in geometric modeling environment.