A multiphysics discrete element method software

The result of this work is a completely working and validated multiphysics soft sphere DEM soft- ware. Interactions considered are of mechanical, thermal and electromagnetic root. Autoadaptative timestepping and linked cells and verlet lists are implemented. For the latter, the code features a routine that implement an auto-evaluation of the necessity of updating the lists. The forces considered for the resolution of the governing equation of the problem, which is a di erential equation of second order, are near- eld forces, due to the electrical charges of other particles, contact forces, due to the shock with other particles and barriers, and electromagnetic forces, due to the presence of external electromagnetic elds. Contact is considered to be pseudo-elastic, modelled with dumping added to a Herztian formula- tion. Rotations are modelled through a rescaled Rodrigues' vector. Near- eld are modelled by empirically-calibrated formulae. Electromagnetic forces are modelled straight by the theoretical solutions. This work features a triangular, nite, planar 3D barrier element. This element requires just three points as input to be de ned and allows the representation of basically every possible contact sur- face. Thermal interactions implemented are of conductive, convective and radiative nature, featuring inter-particle and particle-environment interactions.

Il risultato di questo lavoro è un software DEM multifisico modellato su sfere deformabili completamente validato e funzionante. Le interazioni considerate sono di natura meccanica, termica ed elettromagnetica. L'autoadattamento dell'intervallo di tempo e linked cell e liste di Verlet sono stati implementati. Per questi ultimi, un algoritmo di autovalutazione per la necessità dell'aggiornamento è stato implementato. Le forze considerata per la risoluzione delle equazioni governanti del problema (differenziali di secondo ordine) sono quelle di: campo, dovute alle cariche elettriche delle altre particelle; contatto, dovute all'urto tra le particelle e le barriere; elettromagnetiche, dovute all'interazione con i campi elettromagnetici esterni. Il contatto è considerato pseudo-elastico, modellato con un fattore di smorzamento aggiunto alla formulazione Hertziana. Le rotazioni sono modellate attravero un vettore di Rodrigues riscalato. Le forze di campo sono modellate attraverso forze empiriche. Le forze elettromagnetche sono ricavate direttamente dalle relazioni teoriche. Questo lavoro contiene anche elementi di barriera 3D, planari e triangolari. Questi elementi richiedono solo 3 punti (i loro vertici) come input e permettono la rappresentazione di praticamente qualsiasi superficie di contatto. le interazioni termiche implementate sono di natura conduttiva, convettiva e radiativa, considerando ambo interazioni inter-particellari e con l'ambiente.