Die Methode der diskreten Elemente (DEM) kann die Diskontinuität und den großräumigen Verformungs- und Bruchprozess von geomaterialien effektiv simulieren und hat breite Anwendungsperspektiven im Ingenieurwesen. Allerdings steht die DEM in der Ingenieuranwendung vor drei zentralen Herausforderungen: der hohen Komplexität der exakten Modellierung, unvollständigen Theorien zur Mehrfeldkopplung und niedriger Rechenleistung. Zur Bewältigung dieser Probleme hat die inländische Hochleistungs-DEM-Software MatDEM folgende innovative Durchbrüche erzielt: Basierend auf der multiskalaren Modellierungsmethode von geomaterialien und den makro-mikro-Umrechnungsformeln der DEM wurde eine automatische Materialtrainings-Technik für diskrete Elemente entwickelt, die die Komplexität der exakten Modellierung erheblich reduziert; Eine DEM-porendichte-Strömungsmethode wurde vorgeschlagen, die eine integrierte numerische Simulation zur Mehrfeld-, Fluid-Feststoff-Kopplung und Stofftransport ermöglicht; Durch die Verwendung der originären Matrix-DEM-Berechnungsmethode wird die effiziente Handhabung von numerischen Großsimulationen mit Millionen Partikeln gewährleistet. Derzeit integriert MatDEM Kernfunktionen wie Vorverarbeitung, Lösung, Nachverarbeitung und Erweiterungsmodule und bildet ein vollständiges Software-Ökosystem. Nach mehr als zehn Jahren kontinuierlicher Forschung und Optimierung wird die Software erfolgreich in den Bereichen geologische Katastrophen, Geotechnik, Bergbau sowie Öl- und Gasförderung eingesetzt. Zukünftig wird die Anpassungsfähigkeit der Software an technische Anwendungsszenarien weiter vertieft, um umfassende technische Unterstützung für Katastrophenschutz, Schadensminderung und technische Planung in China zu bieten.

MatDEM;Diskrete-Elemente-Methode;Numerische Simulation;Mehrfeldkopplung;Ingenieurwesen