Simcenter EDEM

製品紹介

■概要

EDEM_20260901-01

 

個別要素法もしくは離散要素法(Discrete Element Method: DEM)のソルバーであるSimcenter EDEM​​は、先進的な粉粒体挙動解析が可能なソフトウェアの一つです。


石炭、鉱石、土、繊維、穀物、小片、粉末などのバルク材・粉粒体のシミュレーションを行うことができます。

計算手法
EDEMの計算事例

DEMは、流体解析や構造解析などが対象とする連続体近似では表現できない独立した粒子を一つ一つ計算する手法であり、粒子-粒子間、粒子-壁面間の衝突や反発、固着などを扱うことができます。

これにより、容器内での粒子撹拌、錠剤や製菓表面へのコーティング、粒子の圧縮成形、土砂のトラックへの積載、砂利上の車両の走行等々の計算が可能です。

適用分野

Simcenter EDEMは粉体や粒子の製造工程に伴う様々な問題解決を強力にサポートします。

粒子の挙動だけでなく粒子が固体壁面に作用する力やトルクの算出も可能です。よって、機器の所要動力等の性能評価や、機器にかかる応力評価、エロージョン評価などに役立てることができます。また、スケールアップ時の実機サイズでの材料挙動の確認も行うことができます。

以下にSimcenter EDEMの適用分野の例を示します；

 

利用分野 DEMの使用例
化学・製薬 タブレットへのスプレーコーティング、攪拌、湿式打錠、カプセルへの充填、流動層、造粒、二軸スクリューによる混練
食品・生活 攪拌、パックへの充填、混合、スケールアップ
鉄鋼・エネルギー 鉱石の振動搬送、コークスプラント、全固体電池を構成する粉体の圧縮成形
農業 農作物の振動搬送分別、サイロの充填、肥料の散布、農耕具の機能、搬送路の摩耗とエロージョン
建築・土木 洗掘現象、土石流、漂砂、ダンプカーの積載、シャベルカーの採掘、ロックフィルダム、集塵装置、砂防ダム
その他

バレル研磨、グラインダーによるム粉砕、トナーの供給システム

 

導入実績

Simcenter EDEMは、世界的な大手企業を含む幅広い顧客層に利用されています。上に挙げた適用分野の例の通り、これらの企業は化学製薬、食品製造、鉄鋼、エネルギー、および建築土木など、さまざまな産業にわたります。その信頼性と効果は高く評価されており、多種多様な問題の解決に貢献しています。

 

■機能

マルチ球体法

 複雑な粒子形状を、大きさの異なる複数の球体の重なりで近似します。精度および計算時間に応じて、解像度を自由に調節することができます。 

  • multi-sphere-particles
多面体粒子

 粒子形状を、球ではなく多面体として直接定義する手法です。平板などの高アスペクト比の形状や、立方体や円柱などの非常に均一な形状の計算に適しています。 

  • edem2
接触モデルと非接触力

 Hertz-Mindlinモデルをはじめとする、様々な接触モデルが組み込まれています。これにより、弾性、塑性衝突や非付着性・付着性を考慮することができ、乾燥した粒子や湿った粒子の挙動を再現します。

その他、重力や静電気力、ファンデルワールス力などの非接触力の考慮も可能です。 

  • edem3
コーティング

 フィルムコーティング、糖衣コーティングにおける錠剤など、粒子のコーティングを計算する機能です。吹き付ける液体も粒子として計算します。造粒において、液体が散布されやすい領域を確認することなどが可能です。 

結合モデル（Bonding Model）

 粒子をボンドで結合する機能です。ボンドは、指定した法線、接線方向の最大力を超えると消滅し、粒子が分断されます。コンクリートや岩石構造のモデル化、錠剤などの強度を見る際に有効です。 

モデル（Tavares UFRJ Breakage Model）

 ビーズミルなど、粒子の粉砕を計算する手法の一つです。1つの粒子に作用する応力が臨界条件を超えると、より小さいサイズの複数の粒子に置き換えて破壊を模擬します。

  • EDEM-breakage
ジオメトリ

 接触判定を効率的におこなえる四面体，円柱，2次元多角形等は、GUIから作成可能です。複雑な形状は、CADデータをインポートできます。これらの形状には動的な挙動（加速度の有無，回転，振動運動）を設定できます。 

  • edem-geometry-import
方程式

 DEMは、以下に示す運動量保存式を個々の粒子に対して解くことで、時々刻々変化する粒子全体の挙動を計算します。 

運動方程式（並進）：\(m \frac{dv}{dt} = F_g + F_c + F_{nc}\)
 
運動方程式（回転）：\(I \frac{d\omega}{dt} = T\)
 
ソフトスフィアモデル

 粒子同士の衝突を計算する代表的な手法の一つです。粒子の変形を無視する代わりに、粒子の重なりあう距離に比例して反発力を計算します。反発に際して減衰や摩擦も考慮できます。

 

バネ　　　：バネ剛性（ヤング率とポアソン比）
ダンパー　：減衰係数
スライダー：摩擦係数
  • soft-sphere-model
連成解析
 - DEM-CFD（CFDソフトウェアとDEMのカップリング）

 連続相における粒子の運動挙動をシミュレーションするために、CFDソフトウェアとカップリングが可能です。DEMとCFDソフトウェア間で、さまざまな抗力モデルを粒子・流体相互作用に使用できます。特に、Simcenter HyperWorks製品のSimcenter AcusolveやOpenFOAMとの連成解析が可能です。 

 - DEM-MBD（マルチボディダイナミクス（MBD）ソフトウェアとDEMのカップリング）

 形状運動と物理学のプログラム制御によるシミュレーションが可能です。DEMで求められた物体表面に作用する粉体材料の力は、MBDソフトウェアで現実的な物体運動の計算に組み込まれます。特に、Simcenter HyperWorks製品のSimcenter Motionsolveとの連成解析が可能です。 

  • EDEM-MBD
 - DEM-FEA（有限要素解析（FEA）ソフトウェアとDEMのカップリング）

 DEM側では物体に作用する粉体材料の力と圧力分布などを算出します。FEAソフトウェアで構造解析あるいは疲労解析の入力値として物体に作用する粉体材料の力を用います。特に、Simcenter HyperWorks製品のSimcenter Optistructとの連成解析が可能です。 

  • EDEM-FEA
 - DEM-Optimization（DOE・最適化・AIとDEMのカップリング）

 DEMの様々な入力条件を変更し、実験計画法：DOEを用いたパラメトリック解析を行い、そのデータを使って、最適化や機械学習を行います。粉体物性の入力パラメータ調整（キャリブレーション）や、装置の形状、運動条件等の最適化に有効です。特に、Simcenter HyperWorks製品のSimcenter Hyperstudyとの連成解析が可能です 。 

  • EDEM-HSconnector3

■特徴

シンプルな操作
edem_1

 GUI左側のツリーを上から順番に設定していくだけで、モデル作成が簡単に行えます。プリプロセス、ソルバー、ポストプロセスを一つのGUI上で操作可能です。


DEMはメッシュ作成が不要なため、連続体のソルバーに比べ、短時間でモデル作成が可能です。並進運動や回転運動が組み合わさった複雑な剛体壁の運動も、GUIから簡単に定義できます。このため、初めて解析を行う方でも短期間で習熟可能です。 

豊富な物理モデル
edem_3

 

 

球以外の粒子形状の再現、様々な剛体壁の運動設定、粒子の分裂の物理モデル等、様々な物理モデルが組み込まれています。また、不足機能はAPI(Application Programming Interface)により、ユーザ様ご自身で自由に機能追加することができます。

材料データベース

edem_4

 

 

 

 

材料パラメータの参考値として、

岩、土壌、鉱石、粉末　等の豊富な材料データベースが備わっています。

■稼働環境

Simcenter EDEMを稼働させるための最小と推奨のシステム要件は以下になります。(ver2025.1)

Minimum
RAM

8 GB

Processor
  • Intel Core i7
  • Intel Xeon Processor Family (8+ cores)
  • AMD Ryzen 7
Graphics Display
  • Graphics Driver support for OpenGL 2.0 or later
  • Any modern NVIDIA or AMD graphic card in the market which has display connectors

Note:Some of the GPU Cards listed below do not have display connectors and are designed for processing only

CPU GPU Simulation
  • CUDA enabled GPU with compute capability at least 3.5
  • Nvidia driver minimum version 11.0 of the CUDA Toolkit
  • NVIDIA CUDA Toolkit
Hard Disk Drive
100 GB (4 GB for the softwar
Recommended
RAM

32 GB or more

Processor
  • Intel Core i9
  • Intel Xeon Processor Family (16+ cores)
  • AMD Ryzen Threadripper
Graphics Display

Graphics Driver support for OpenGL 4.5 or later

CPU GPU Simulation
  • NVIDIA Volta GPU cards (example. V100)
  • NVIDIA Ampere GPU cards (example. A100)
  • NVIDIA Hopper GPU cards (for example. H100)
Hard Disk Drive

1 TB or more for simulation data files

Only NVIDIA GPU cards support the EDEM CUDA GPU Solver. Other NVIDIA GPU cards are supported within the ranges highlighted.

 

 

■Supported Platforms

動作サポートされているOSは以下になります。

OS

Windows
Linux

Version

Windows：11
Linux：RHEL/CIQ Rocky Linux 9.4

Architecture

x86_64

ユーザサポート

 ユーザ専用サイトは IDとパスワードが必要です。

資料ダウンロード

Simcenter EDEMに関する資料はこちらからダウンロードできます。

解析事例

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