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Introduction of EDEM/Discrete Element Method

EDEM for sintering process(소결공정에 대한 입자 거동 해석)

소결공정은 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정을 말합니다. 가루나 가루를 압축한 덩어리를 녹는점 이하의 온도로 가열하였을 때, 가루가 녹으면서 서로 밀착하여 고결되는 현상으로 요업 제품이나 세라믹의 제조에 응용됩니다. 소결공정에는 당연히 입자가 주요한 대상이고, 입자라면 입자거동해석 소프트웨어인 EDEM을 활용한 연구가 가능합니다. 


많은 논문이 발표되었으며, 세라믹 관련 업계에 좋은 시뮬레이션 툴로 관심을 받고 있습니다. 



몇가지 연구 사례를 실어 봅니다. 


1. metal ceramic composite materials 

•제목 : Discrete element simulation of metal ceramic composite materials with varying metal content
•저자 : Robert Beslera, Marcel Rossetti, Maksym Dostab, Stefan Heinrichb, Rolf Janssena

•학술지 : Journal of the European Ceramic Society


Schematic representation of contact radius asaccording to Coble

Schematic representation of contact radius asaccording to Coble



 


Representation of the three possible contacts (a) Al2O3–Al2O3, (b) Ni–Al2O3and (c) Ni–Ni.







Representative visualization of cross sections of 3D simulation



 


2. porous composite electrodes

•제목 : Microstructure of porous composite electrodes generated by the discrete element method

•저자 : Xiaoxing Liua, Christophe L. Martina, Gerard Deletteb, Jerome Laurencinb, Didier Bouvarda, Thibaud Delahayeb



Section of a NiO/YSZ-pf (with pore formers) electrode




Microstructure of the LSM/YSZ bilayer




Schematic of two particles forming a sintered bond of radius ab






Evolution of the porosity along the z axis of the LSM/YSZ-pf electrode






3. Periodic Macro Porous Alumina

Sintering Simulation of Periodic Macro Porous Alumina
Robert Besler, Marcel Rossetti da Silva, Jefferson J. do Rosario, Maksym Dosta, Stefan Heinrich, Rolf Janssen

J. Am. Ceram. Soc., 98 [11] 3496–3502 (2015)


Schematic drawing of two overlapping particles




Schematic visualization of sample generation






Cross sections in Y-plane directly through the centered octapodal node, colored with the coordination number





Crack development during sintering in struts between octopodal and tetrapodal nodes




공통적으로 나와 있는 그림이 있습니다. 소결에 대한 입자 거동에 대한 모델링 그림입니다. 

이런 기능은 사용자 정의 코딩을 통해서 구현할 수 있으며, EDEM의 API 기능을 활용하여 구현하게 됩니다. 


입자의 거동이라면 거의 모든 물리적 현상을 모사할 수 있는 것이 바로 EDEM의 강점이라고 할 수 있습니다. 







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