Investigation of the single-spring lattice model in simulation of 2D solid problems by DEM

Abstract

Simulation of the elastodynamic behaviour of twodimensional solid is considered by the Discrete Element Method (DEM). The discrete approach is implemented in the form of the hexagonal lattice. The singlespring model yielding Poisson’s ratio dependent stiffness was derived by the virtual displacement method. Suitability of the suggested model was verified by comparing it with the FEM results. The application of the model to brittle fracture is demonstrated. Cracking of the plate under compression with randomly distributed tensile strength properties of the material is considered as a case study. The dynamic fracture behaviour is illustrated by time variation of forces and the cracking pattern of the element network.The results obtained are compared with the behaviour of a homogeneous plate.

Šiame darbe nagrinėjama tampraus dvimačio kūno dinaminis modeliavimas diskrečiųjų elementų metodu (DEM). Diskretinis modelis sudarytas iš šešiakampio tinklelio. Spyruoklės standumo koeficiento priklausomybė nuo Puasono koeficiento išvesta virtualiųjų poslinkių metodu. Pasiūlyto modelio tinkamumas patikrintas gautus rezultatus lyginant su BEM rezultatais. Parodytas šio modelio tinkamumas trapiajam irimui modeliuoti. Čia kaip pavyzdys pasirinkta gniuždoma plokštelė su atsitiktinai pasiskirsčiusia stiprumo riba. Dinaminio irimo procesas pavaizduotas yrančios plokštelės vaizdais atskirais laiko momentais. Gauti irimo vaizdai palyginti su vienalytės medžiagos rezultatais.