有限元与离散元

有限元与离散元
目前世界上结构计算方法一般分为有限元（FEM finite element method）、离散元（DEM discrete element method）、还有边界元(EEM)。

有兴趣的朋友可以google以下，还是很有意思的。

有限元就是把计算的物体看成均匀单一材质，成为一整体，然后划分细小网格；离散元
就是按照物体本身实际物理模型，比如散沙、谷物、还有我研究的道碴，按照物理实体本身划分单元
利用牛二定律进行计算
道碴是散体，先前计算道碴变形都是利用有限元方法，但是由于道碴变形主要是道碴破裂，所以有限元不能更好
的反映道碴变形；同时有限元计算中不能允许大位移，这样就不连续了，但是道碴是有孔隙，在机车荷载作用下
能移动、错位。

但是有限元软件也并非对我研究毫无用处：
目前研究道碴受力断裂，其中有2个难题，第一是如何最大限度的仿真道碴形状，因为道碴形状
是影响受力重要原因，所以从道碴颗粒形状从二维发展到近期三维；形状从单一球形颗粒发展到球体组合，也有几个国家利用激光三维成像扫描，将道碴颗粒形状完全导入计算机中，然后获取形状参数，进而导入计算软件，科学还是美国人搞的深入，他们面临的问题是，形状太复杂了，计算太耗时；另一个就是道碴颗粒在他们离散元软件中是不可变形体，即道碴颗粒单元不能模拟破裂。

第二问题就是微观上断裂的模拟，英国利用PFC3D，将几个球体捆绑起来，利用模拟捆绑的bond破裂模拟道碴破裂。

我目前采用的思路是：利用离散元软件，采用可变形体单元进行计算，
但是这个软件建立模型，生成单元手段比较单一，说白一点，人
家比较笨，其实不怪人家笨，主要人家主要不是干这个的，人家主要计算岩石、地层、边坡的，正所谓术业有专攻。

但是有限元软件，比如我学习过的ANSYS有比较出色的建模特点，所以一条路就是
利用有限元建立道碴颗粒模型导入离散元软件
由ANSYS到3DEC ，下面的工作就是要做这个工作，欣喜与期待
希望以后一切顺利！
科学上给我人生感悟就是
天下事合久必分、分久必合
就像土木，经过长期发展以后建筑学、城市规划等等就从里面分家独立过日子了，
但是永远是一个整体，所以出色设计师，从整体入手，整体与局部，辩证统一
有限元与离散元也是，离散元从有限元发展而来，开始看来越来越远，但是某个时刻，还能重新走到一起合作！。