Title

ACOPLAMENTO PARTÍCULA ESTRUTURA (DEM/FEA) APLICADO À SIMULAÇÃO DE PROCESSOS

PARTICLE STUCTURE INTERACTION (DEM/FEA) APPLIED FOR PROCESS SIMULATION

Authorship

Spogis, Nicolas; Nasato, Daniel; Tozzo, Rafael Angelo; Costa, Laurence; Pinali, devaldo; Nunhez, José Roberto

Spogis, Nicolas

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Nasato, Daniel

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Tozzo, Rafael Angelo

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Costa, Laurence

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Pinali, devaldo

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Nunhez, José Roberto

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DOI

10.5151/2594-357X-15725

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Abstract

Este trabalho apresenta um método para a plataforma numérica desenvolvida a fim de integrar o Método dos Elementos Discretos (DEM) ao Método dos Elementos Finitos (FEM). EDEM foi usado para a metodologia de DEM e ANSYS para FEM. Um caso teste simples foi elaborado a fim de validar o acoplamento e três testes do caso foram simulados usando diferentes refinamentos de malha. O DEM neste trabalho foi usado para estimar o escoamento das particulas e as forças que estas exercem nas superfícies. Os resultados numéricos no modelo foram obtidos com o uso do software EDEM. As forças estimadas no EDEM foram interpoladas na malha do ANSYS (malhas diferentes) através de uma interpolação conservativa de uma via. O Método Bucket Search foi aplicado para transferir os carregamentos estimados para a malha de interface do FEM. Os resultados do modelo mostraram boa concordância entre os resultados do EDEM e do ANSYS, bem como em relação à solução analítica. A mesma metodologia do caso teste foi então aplicada a um chute de transferência da empresa Vale, a fim de avaliar a utilização da mesma em aplicações industriais.

This work presents a method for the numerical platform developed to integrate the Discrete Element Method (DEM) and Finite Element Method (FEM). EDEM was used for the DEM and ANSYS was used for FEM methodology. A simple test case was formulated in order to validate the coupling and 3 test cases using different mesh refinements were simulated. The DEM in this work was used to estimate the particle flow and forces that all particles apply on surfaces. The numerical results of the model were obtained with the use of the EDEM software. The forces estimated on EDEM were interpolated to the ANSYS mesh (different meshes) through a 1-way conservative interpolation. The Bucket Search Method was applied to transfer the estimated loads to the FEM mesh interface. The results of the model show good agreement both between EDEM and ANSYS results, as well as with the analytical solution. The same methodology was then applied to a chute transfer from the company Vale in order to evaluate its use for industrial applications.

Keywords

Método dos elementos discretos; Análise estrutural; Chutes; Partículas; Simulação.

DEM; Structural analysis; Chutes; Particles; Simulation.