실제 현상과 DEM해석의 차이

DEM해석에서는 이상적인 상태의 Particle간 interaction이 구현되어 혼란을 주는 경우가 있다. 예를 들어, 아래와 같이 두 particle의 도심이 정확히 연직 선상에 위치하는 경우 충돌시 particle의 회전이 발생하지 않는다. (동영상에서 particle의 색깔은 회전각속도를 나타낸다)

particle의 회전이 발생하지 않는경우 원형 particle은 최종적으로 굴러 떨어지지 않고 세울 수 있다. 이건 현실에서는 불가능한 상황이라, 해석프로그램의 오류가 아닌가? 하는 착각을 불러일으킬 수 있다.

### 2. Setup
# Material and interaction properties required
fix                         m_1 all property/global youngsModulus peratomtype 5.e10 5.e9
fix                         m_2 all property/global poissonsRatio peratomtype 0.25 0.25
fix                         m_3 all property/global coefficientRestitution peratomtypepair 2 0.3 0.3 0.3 0.3
fix                         m_4 all property/global coefficientFriction peratomtypepair 2 0.01 0.01 0.01 0.01

pair_style                 gran model hertz tangential history #Hertzian without cohesion
pair_coeff                 * *

create_atoms               1 single 0.025 0.025 0.15
create_atoms               2 single 0.025 0.025 0.25

set                        atom 1 type 1 density 2000 diameter 0.005
set                        atom 2 type 2 density 2200 diameter 0.005

Aligned two atoms

 

반면, 아래의 simulation은 particle의 도심을 아주 미세하게 어긋나게 위치한 경우다. particle간의 충돌이 발생한 이후, particle의 회전운동이 시작되는 것을 볼 수 있으며, 우리가 상상했던 결과가 나타나게 된다. 

### 2. Setup
# Material and interaction properties required
fix                         m_1 all property/global youngsModulus peratomtype 5.e10 5.e9
fix                         m_2 all property/global poissonsRatio peratomtype 0.25 0.25
fix                         m_3 all property/global coefficientRestitution peratomtypepair 2 0.3 0.3 0.3 0.3
fix                         m_4 all property/global coefficientFriction peratomtypepair 2 0.01 0.01 0.01 0.01

pair_style                 gran model hertz tangential history #Hertzian without cohesion
pair_coeff                 * *

create_atoms               1 single 0.025 0.024 0.15
create_atoms               2 single 0.025 0.025 0.25

set                        atom 1 type 1 density 2000 diameter 0.005
set                        atom 2 type 2 density 2200 diameter 0.005

Misaligned two atoms