MatDEM 应用案例集

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基于快速GPU矩阵计算的岩土体离散元软件

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MatDEM简介

MatDEM采用创新的GPU矩阵计算法和三维接触算法,实现了每秒1400万次三维单元运动计算(二维4000万),计算单元数和计算速度达到了国外商业软件的30倍以上(300万三维单元,1000万二维单元)。软件实现了自动堆积建模,分层赋材料,节理面和荷载设置,丰富的后处理功能和二次开发等。研究生通过简单学习即可完成地质和岩土工程大规模离散元模拟。

 

目前,MatDEM软件主要包括以下两大模块:

A系统模块。1)主程序。运行二次开发代码和查看模拟参数;2)后处理。自动生成各类场图,过程曲线和模拟动画;3)材料。自动训练具有特定力学性质的离散元材料。

B应用模块。包含各类地质和岩土工程问题的建模示例,可修改示例二次开发代码建立新的数值模型。其中滑坡示例和离散元试验室示例已形成窗口界面。随着MatDEM的发展,将不断增加新的模块,满足各类复杂工程应用需求。

 

矩阵离散元MatDEM软件的英文含义是Fast GPU Matrix computing of Discrete Element Method。软件名取其核心Mat和DEM,即矩阵离散元MatDEM。MatDEM算得快是基于矩阵离散元法,其为整个软件的基础与核心。这也是软件logo的由来,logo背景的正方网格代表矩阵计算和GPU的矩阵计算核心,中间为离散元的三个代表字母DEM,其中DM化为两个小球,通过E弹簧连接。DEM三个字母即构成了离散元最简单的一种切向弹簧接触。整体颜色采用科技蓝代表GPU高性能计算。整个logo体现矩阵离散元GPU高性能计算的含义。

 

采用创新的矩阵离散元计算法,软件突破性地实现了数百万颗粒的高效离散元数值模拟,将离散元分析由试样尺度推进到工程应用。软件支持自动材料训练,多场和流固耦合数值模拟,可实现复杂的地质和工程问题的定量分析。MatDEM支持Windows和Linux操作系统,其综合了前处理、计算、后处理,以及基于Matlab语言的二次开发,具有良好的可扩展性。

 

目前,软件已应用于滑坡、岩爆、撞击破坏、桩土作用、滚刀破岩和水力压裂等一系列问题的数值模拟。进一步,通过完善多场耦合和流固耦合模拟,为国家大规模工程建设提供高效的数值模拟仿真技术支持。

 

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