颗粒材料广泛存在于自然界或工业生产中，并形成具有结构的复杂颗粒系统。尽管离散元法（DEM）DEM已成功应用于颗粒材料基本物理和力学财产的研究，但计算颗粒力学仍面临许多挑战，如真实颗粒形态的构建、颗粒材料的流型转换、多介质和多尺度接触模型、颗粒系统内的力链网络以及高性能并行算法。

本期由大连理工大学季顺迎教授，白俄罗斯国立大学Michael Zhuravkov教授，Monash大学周宗彦博士， Swansea大学冯云田教授四位客座编辑组建了“Computational Mechanics of Granular Materials and its Engineering Applications” 特刊。

本期特刊精选了9篇文章，汇集了颗粒材料计算力学和工程应用方面的最新进展，希望能为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。

原文链接：https://www.techscience.com/CMES/special_detail/granular-materials

精选文章01

Discrete Element Simulations of Ice Load and Mooring Force on Moored Structure in Level Ice

平整冰中系泊结构冰荷载和系泊力的离散元模拟

Hongri Zhu and Shunying Ji

10.32604/cmes.2022.019991

图：由粘结球形元件构成的水平冰

导读：

本文提出一种用球面离散单元法（DEM）模拟冰-结构相互作用过程中系泊结构上冰荷载和系泊力的新方法。在这种方法中，水平冰和系泊缆由以不同模式排列的粘结球元件组成。水平冰模型在固定结构冰荷载模拟中得到了广泛的验证。

精选文章02

Numerical Analysis of Ice Rubble with a Freeze-Bond Model in Dilated Polyhedral Discrete Element Method

考虑冻结粘结模型的扩展多面体离散元法对碎冰的数值分析

Biyao Zhai, Lu Liu, Shunying Ji

10.32604/cmes.2022.018652

图：穿孔试验的DEM模型

导读：

本文研究了冻结粘结对浮冰碎石的影响，在冻结和非冻结条件下对浮冰石进行了穿孔试验；还研究了压头穿透过程中冰碎石的变形和阻力，确定了内摩擦系数对碎冰强度的影响。

精选文章03

DEM Simulations of Resistance of Particle to Intruders during Quasistatic Penetrations

准静态侵彻过程中颗粒对侵入物体阻力的DEM模拟

Shaomin Liang, Lu Liu, Shunying Ji

10.32604/cmes.2021.016403

图：圆形基础下产生的楔形块。（a） 楔形块示意图（b）模拟结果中的楔形块

导读：

基于离散元法和流体静力学理论，本文提出了一种改进的阿基米德原理，以研究入侵者侵入颗粒材料过程中阻力变化的规律。结果表明，横向阻力对阻力的贡献很小，而横向阻力的切向力来源于摩擦效应。

精选文章04

Deep Learning Predicts Stress–Strain Relations of Granular Materials Based on Triaxial Testing Data

基于三轴试验数据的颗粒材料应力-应变关系深度学习预测

Tongming Qu, Shaocheng Di, Y. T. Feng, Min Wang, Tingting Zhao, Mengqi Wang

10.32604/cmes.2021.016172

图：AFTL战略的基本工作流程

导读：

本研究提出了一种基于AI的本构模型框架，其中预测模型通过结合离散元模型（DEM）和深度学习直接从三轴试验数据中学习。在构建材料本构模型时，基于普遍接受的框架无关假设，提出了一种本构学习策略。

精选文章05

Analysis of One-Dimensional Compression under a Wide Range of Stress with Densely Arrayed BPM

密集排列BPM在宽应力范围下的一维压缩分析

Tao Zhang, Ke Xu, Wenxiong Huang

10.32604/cmes.2021.015406

图：密集排列BPM的一维压缩测试。

导读：

本文提出了考虑颗粒破碎的离散单元法（DEM）模拟颗粒材料的密排粘结颗粒模型。该模型解决了颗粒破碎后的孔隙计算问题，缩短了试件的制作时间。

精选文章06

Flow Characteristics of Grains in a Conical Silo with a Central Decompression Tube Based on Experiments and DEM Simulations

基于实验和DEM模拟的具有中心减压管的锥形筒仓内颗粒流动特性

Huinan Sun, Siqiang Wang, Zhuoqing Zhang, Chaoyong Xia, Xu Chen

10.32604/cmes.2021.015791

图：没有中央减压管的筒仓内的流型快照

导读：

本文通过实验测量和离散元方法研究了带有中央减压管的筒仓。然后，分析了中央减压管对颗粒流动特性和壁面压力的影响。

精选文章07

Discrete Particle Simulation of Gas-Solid Flow in Air-Blowing Seed Metering Device

吹气式排种器气固两相流的离散粒子模拟

Zhengquan Li, Pei Zhang, Yongchang Sun, Chenglin Zheng, Liang Xu2, Dianyu E

10.32604/cmes.2021.016019

图：气体速度场及其局部放大图

导读：

本文采用三维耦合计算流体动力学和离散元方法（CFD-DEM）研究了空气吹种器中气体和种子的流动特性。采用基于计算机辅助设计（CAD）绘图建立边界模型的方法，建立了排种器的边界模型。

精选文章08

Comparison of Coarse Graining DEM Models Based on Exact Scaling Laws

基于确切尺度律的粗粒化DEM模型对比

Bin Zhang, Yiming Huang, Tingting Zhao

10.32604/cmes.2021.016018

图：相似粒子组合（SPA）模型的比例律图

导读：

本文对现有的粗粒化技术进行了仔细的分析，采用了精确的比例律，为放大方法提供了理论依据。提出了粒子和样品尺寸的适当尺度规则以及相互作用规律。

精选文章09

Discrete Element Modelling of Dynamic Behaviour of Rockfills for Resisting High Speed Projectile Penetration

高速物体侵彻下岩石材料动态特性的离散元模拟

Tingting Zhao, Y. T. Feng, Jie Zhang, Zhihua Wang, Zhiyong Wang

10.32604/cmes.2021.015913

图：初始三维Voronoi图

导读：

本文提出了一种基于凸多面体的离散元方法，用于模拟岩石填料抵抗高速弹丸侵彻的动态行为。

CMES 期刊介绍

主编：Shaofan Li， Loc Vu-Quoc

主要刊发计算材料、计算力学、计算物理、计算生物学、计算化学等领域的计算机建模和仿真的最新学术成果。