PFC là code dựa trên explicit DEM hay còn gọi là distinct element method. PFC mô phỏng chuyển động, tương tác của các phần tử rời rạc (discrete body), ở đây các body thường có cầu (3D) hoặc tròn (2D). Sở dĩ PFC dùng các hình dạng này thay vì chơi dạng elip hoặc vuông hoặc tam giác hoặc hình gì gì khác ... là do thuật tiện cho việc tính toán. Cụ tỷ thế nào wasabi sẽ không cố giải thích, đơn giản chỉ cần biết vậy thôi. Các phần tử này có thể tách rời nhau, tiếp xúc nhau, thậm chí còn chờm lên nhau nếu yếu đuối (khi độ cứng các phần tử càng nhỏ, thì khả năng overlap càng lớn). Code cho phép tự động xác định các tiếp xúc (contact) và dịch chuyển đó. PFC sử dụng định luật Niu tơn để giải thông qua các tiếp xúc. Chính nhờ có cái chờm lên nhua tại các tiếp xúc giữa các phần tử mà PFC có thể xác định lực tiếp xúc dựa trên mô hình quan hệ (contact model hay contact constitutive model) .
Các giả thiết của PFC:
- các hạt cầu hoặc tròn có khối lượng nhất định (theo density) và cứng (ko thể vỡ)
- các hạt dịch chuyển độc lập cả tịnh tiến và chuyển động quay.
- các hạt tiếp xúc với nhau tại các điểm tiếp xúc. do các hạt dạng tròn nên giữa 2 phần tử chỉ có 1 điểm contact (thằng PFC xác định lực tương tác qua chính contact này).
-các hạt có thể chờm lên nhau (phần chờm này nhỏ so với kích thước hạt)
- giữa các hạt có thể gắn các liên kết (bond) (cứng hoặc mềm- cũng khá phức tạp), hay có thể sử dụng mô hình độ cứng khác nhau cho các tiếp xúc. Chính các bond có thể sử dụng để thể hiện các hạt có thể vỡ, PFC có thể dùng nhiều hạt liên kết với nhau bằng bond.
-quy luật giữa lực và chuyển vị tại mỗi tiếp xúc sẽ giúp PFC xác định lực và momen tại mỗi contact.
Hình: Mô tả đá lăn trên sườn dốc bằng PFC3D.
Ứng dụng của PFC:
Nói gọn một câu là nhiều - đủ các kiểu. Tuy nhiên việc ứng dụng PFC tại thời điểm hiện tại đang ở mức tương đối sơ khai và chủ yếu cho việc nghiên cứu. Riêng trong lĩnh vực địa kỹ thuật, PFC có thể mô phỏng:
- Vật liệu liên tục như đá, bê tông: bằng tập hợp các hạt có liên kết với nhau (bond). Phá hoại xảy ra khi các bond bị phá vỡ. Thông số cường độ của bond và các hạt sẽ là các thông số micro quyết định ứng xử của vật liệu khi. Với đá không liên tục (khi trong đá có tồn tại các khe nứt, mặt yếu...), PFC cũng có khả năng mô phỏng các bài toán ổn định.
- Vật liệu rời: tập hợp vật liệu rời được xem là tập hợp các hạt trong mô hình PFC. Các hạt có thể là dạng tròn hoặc cầu lý tưởng, hoặc cũng có thể sử dụng nhóm hạt để tạo các hạt vật liệu có hình dạng nhất định.
- PFC có khả năng mô phỏng động realtime.
PFC là phần mềm thương mại của ITASCA. Tương tự với PFC còn có EDEM của DEMsolutions. Hiện nay cũng có một số phần mềm mã nguồn mở tương tự như YADE, LIGGGHTS hoặc LAMMPS. Mời gúc.
No comments:
Post a Comment