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SudoDEM

1 - 概览

SudoDEM是一款特别用于非球形颗粒数值模拟的离散元软件。该软件沿用了开源离散元软件，YADE，的基本框架；并且在此基础上发展了多种多样的非球形凸颗粒形状（多面体，超椭球，组合超椭球，圆柱以及圆锥等），旨在实现多样化且稳定快速的二维/三维离散元法数值模拟。特别地，本软件可利用“球簇”技术将凸颗粒组成成为凹颗粒，进而实现凹颗粒的模拟。

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SudoDEM　命名含义

成功的项目总是从好听的名字开始。SudoDEM这个词是由Sudo和DEM组合而成的。 前缀“sudo”指代类Unix计算机操作系统下的超级用户权限命令，即“super user do”; 在此处用来形容一个功能强大且灵活的DEM模拟软件。 另一方面，“sudo”的发音与“pseudo”相似，这暗含SudoDEM一些新的有别于传统DEM模拟软件的新特性。

SudoDEM 特别用于非球形颗粒的离散元模拟。前文已提及该软件沿用了开源离散元软件, YADE1的基本框架。 为进一步提高非球颗粒的模拟效率，SudoDEM在YADE基础上进行了非常重大的改进。目前该项目托管于ResearchGate上，旨在为凸颗粒（例如超椭球体、组合超椭球体、圆柱体、圆锥体、多面体）实现健壮的二维/三维离散元法代码。 在SudoDEM中，超二次颗粒的接触检测采用了一些通用优化算法，如Levenberg-Marquardt和Nelder-Mead单纯形算法。 同样的，SudoDEM也引入计算机图形模拟中常用的Gilbert-Johnson-Keerthi（GJK）算法，用于凸多面体和非凸多面体（正在开发中）的接触检测。

SudoDEM 托管于独立网站website，并在Researchgate Page上同步更新。

近期工作

非常欢迎并感谢广大SudoDEM用户引用我们的研究成果（部分成果如下表所示）,

(1) Zhao S., Zhao J. (2019). SudoDEM: an open-source discrete element code for non-spherical particles, in preparation.

(2) Zhao S., Zhao J. (2019). A poly-superellipsoid-based approach on particle morphology for DEM modeling of granular media. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 43(13): 2147–2169.

(3) Zhao S., Evans T. M., Zhou X. (2018). Effects of curvature-related DEM contact model on the macro-and micro-mechanical behaviours of granular soils. Gétechnique, 68(12): 1085–1098.

(4) Zhao S., Zhang N., Zhou X., Zhang L. (2017). Particle shape effects on fabric of granular random packing. Powder technology, 310, 175–186.

免责声明

本代码免费授权，但本授权不对本程序承担任何担保责任，无论是承诺的还是暗含的，包括但不限于为某个特殊目的的适用性的默认担保责任。

致谢

本项目受到香港学者计划(2018), 国家自然科学基金(项目编号.51679207, 51909095), 香港研究资助局 (GRF 项目编号16205418、TBRS项目编号T22-603/15N、CRF项目编号 C6012-15G)的支持。本项目还受到以下开源工具的支持（包括但不限于）: Ubuntu, YADE, Python, Boost, Eigen, Voro++, Paraview, Pov-Ray, GIMP, InkScape, Veusz 和 LaTeX.

  1. https://yade-dev.gitlab.io/trunk/ ↩︎

2 - 特性

如何参与编写本文档

SudoDEM = sudo + DEM: 强大的类－DEM模拟软件

基本特性

2014年派生自YADE的基本特性:

  • C++ and Python (2.7)混合编程
  • OpenMP 加速技术
  • Linux 平台

更多

你也许好奇:

  • 学习曲线 — 非常容易上手
  • 文档支持 — YADE 社区和我们提供的快速入门文档
  • 同时支持二维/三维模拟 — 满足！
  • 非球颗粒 — 这正是我们致力发展的特性
  • 自定义形状 — 接触检测算法的通用适配借口
  • 模拟计算效率 — :)

其他

  • Hertz-Mindlin接触本构: 目前仅支持超二次颗粒
  • 抗转动接触本构: 同时支持球形以及非球颗粒
  • 柔性薄膜组件: 采用有限元法实现的薄膜模拟
  • 非常容易的程序编译及安装: 更少的第三方依赖库允许用户在个人电脑或服务器上在没有超级权限的情况下实现编译及安装
  • 阻尼: 局部及粘性阻尼

即将推出的功能:

  • MPI 和 GPU 加速支持 (正在开发当中)
  • Python 2 到 Python 3的迁移
  • 相较于Boost库更轻量级的c++-python封装

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3 - 截图

2D和3D的SudoDEM界面展示

3.1 - SudoDEM2D屏幕截图

SudoDEM2D

Shear of super-elliptical particles with periodic boundaries

3.2 - SudoDEM3D屏幕截图

SudoDEM3D

三轴压缩试验

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组合超级椭球的三轴压缩试验

立方体和球体的混合模拟

圆锥，球体，圆柱体以及多面体的混合模拟

多面体颗粒的堆积模拟

超二次椭球在立方体容器的堆积模拟

圆锥，圆柱以及立方体的堆积模拟

超级椭球的堆积模拟

柔性薄膜

滑坡冲击柔性阻挡物模拟

Pov-ray可视化支持

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4 - 下载

包

项目更新可关注本网站或Project on Researchgate。

SudoDEM2D/3D的源代码在GitHub仓库SudoDEM。

或者百度云盘：

  1. SudoDEM2D-1.3.6.rc2.tar.xz提取码: a8x4
  2. SudoDEM3D-1.3.6.rc2.tar.xz提取码: mv51

注意：二进制文件仅为Ubuntu 14~18编译。对于其他Linux发行版，您从源代码处进行编译和安装。 对应的不使用超级权限的SudoDEM编译和安装仅参见下文：

用户手册

最新快速入门教程: Version 1.2.

示例

适用于SudoDEM2D或SudoDEM3D的python脚本源代码请参见 示例源代码

安装

请参见安装教程以便于了解SudoDEM的源代码编译及安装

参考文献

如果您计划使用SudoDEM进行研究并发表您的研究成果，请考虑引用以下参考文献：

  • Zhao S., Zhao J. (2021). SudoDEM : Unleashing the predictive power of the discrete element method on simulation for non-spherical granular particles. Computer Physics Communications, 259, 107670. (PDF)
  • Zhao S., Zhao J. (2019) A poly-superellipsoid-based approach on particle morphology for DEM modeling of granular media. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 43(13): 2147-2169. (PDF)
  • Zhao S., Evans T. M., Zhou X. (2018). Effects of curvature-related DEM contact model on the macro-and micro-mechanical behaviours of granular soils. Gétechnique, 68(12): 1085–1098. (PDF)
  • Zhao S., Zhang N., Zhou X., Zhang L. (2017). Particle shape effects on fabric of granular random packing. Powder Technology, 310, 175–186. (PDF)

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