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コラム:製造・構造

粒状体個別要素法解析プログラム
PFC(Particle Flow Code)のご紹介

科学エンジニアリング第2部 数値解析技術第3課 大矢 綾香

[2022/11/30]

PFC(Particle Flow Code)は個別要素法による粒状体挙動解析コードです。
基本となる要素形状は、PFC2D(2次元版)では円、PFC3D(3次元版)では球で、それらの移動及び相互作用をモデル化するためのプログラムです。粒子を集合、または接着させることでさまざまな形状をモデル化します。
PFCは土粒子、砂、粉体などの粒状体の流動・混合挙動だけでなく、粒子の集合体として様々な物質、構造体、コンクリートなどの動的な破壊を含めた固体材料の挙動も取り扱うことができます。

近年では、個別要素法粒状体挙動解析コードPFC(Particle Flow Code)は製造系分野でも活用されています。粉体の攪拌シミュレーション、ホッパー内流動シミュレーション、容器充填シミュレーション、圧縮成形シミュレーションなどが活用例とし挙げられます。

ここでは、圧縮成形シミュレーションをご紹介します。箱の中に堆積した粒子に上から圧縮圧力を載荷し、材料の圧縮成形を再現した例です。空隙のある粒子群に壁要素を介して圧力をかけることで圧縮成形が再現でき、圧縮により粒子の充填率が高くなることが再現されていることがわかります。

解析モデル

解析モデル

充填されている粒子群の形状

充填されている粒子群の形状

圧縮成形シミュレーション
圧縮成形シミュレーション

圧縮成形シミュレーション

圧縮前

圧縮前

圧縮後

圧縮後

また、ある粒子の種類ごとに色を変えて可視化したり、プログラムに内蔵されいているプログラミング言語FISHやPythonにより充填率などの各種結果を計算を整理することも可能です。

このように、PFCでは製造系分野多く扱われる粉体や固体材料の挙動を直感的に解析することか可能です。以下のWEBページでさらに解析事例をご紹介しています。

解析事例はこちら!
allowhttps://www.engineering-eye.com/PFC2D3D/case/index.html

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PFC 3D体験セミナー申し込みはこちら!
allowhttps://www.engineering-eye.com/seminar/itasca/pfc3d_flac3d.html