软件结构
目录结构
目录结构
系统文件夹不可删除
- data
- 系统文件夹, 用于存储模拟文件, 可定期清理其中文件
- data/step
- 系统文件夹, 存储模拟中间文件, 可定期清理其中文件
- app
- 自定义的app文件夹, 用于存储app的源文件, 可增加和删除自定义的app
- examples****
- 自定义的示例文件夹, 用于放置MatDEM的示例, 可增加和删除示例
- fun
- 自定义的函数文件夹, 存储函数和Matlab辅助文件, 可增加和删除自定义的函数
- gif
- 系统文件夹, 存储动画,
fs.makeGif生成的动画将保存于此 - Mats
- 系统文件夹, 存储材料, 可删除或增加新的材料
- Resources
- 系统文件夹（重要）, 存储系统文件, 不可修改，否则程序无法运行
- slope
- 自定义的滑坡建模文件夹, 存储部分高程数据, 可增加和删除文件
- TempModel
- 系统文件夹, 存储计算的中间文件, 可定期清理其中文件
- XMLdata
- 系统文件夹（重要）, 记录程序基本设置, 不可修改，否则程序无法运行
程序结构与基础函数
| 层次 | 相关代码 |
|---|---|
| 用户二次开发（顶层） | 二次开发代码 |
| MatDEM建模器 | obj_Box, obj_3Axial, material, Tool_Cut |
| MatDEM求解和控制 | build, model, modelStatus |
| MatDEM函数集 | mfs, fs, bfs等 |
| matlab函数（底层） | 矩阵计算 |
| 类与函数集 | 功能 |
|---|---|
| user_*** | 二次开发脚本 |
| UI_*** | 用户界面脚本 |
| obj_Box | 模型箱建模器 |
| obj_3Axial | 试验室建模器（将被废弃） |
| Tool_Cut | 模型切割器 |
| build | 模拟和数据控制 |
| model | 求解器 |
| modelStatus | 模拟过程记录 |
| material | 材料 |
| mfs | 建模函数 |
| fs | 基本函数 |
系统基本函数
MatDEMfile(FileName)- 运行
FileName指定的脚本
例:MatDEMfile('user_3AxialNew1.m'); f.run(FunctionName, parameter, …)- 定义函数并运行（Matlab标准函数）
Function:函数名，parameter参数
k1=f.run('examples/funtest.m',1,2,3)
见示例user_Function2Object.m - f.define(FunStr)
- 重定义一个函数
- fs.disp(note)
- 在下方提示框中显示note字符串内容
a=1+1;fs.disp(['a is ' num2str(a)]); gpuDevice(gpuIndex)- 当有多个GPU时，选择所使用的GPU
自定义函数和辅助文件夹
MatDEM可运行标准的Matlab函数。通常可利用自定义函数来建模，在fun文件夹里提供了若干自定义函数示例，包括（1）建立各类的组件对象，如以下以make开头的函数，这些函数返回包含XYZR信息的结构体；（2）制作过滤器，用以过滤出特定的单元，并切割和定义模型。在fun文件夹中给出了几个自定义建模函数示例（如下方）。利用这些函数，可以自定义各类的基本组件对象，并通过切割和拼合构建复杂的几何模型。参见user_Function2Object.m，user_modelExample.m fun文件夹中提供了Matlab辅助文件（*.p）。当在Matlab中进入此文件夹，并打开MatDEM保存的.mat，可直接在Matlab中查看和修改数据，并且可调用mfs中所有函数，请查看运行fun文件夹中的RunInMatlab.m。
自定义建模函数示例 Matlab数据结构显示文件 Matlab建模辅助函数
makeDisc.m build.p mfs.p（包括全部函数，可直接调用）
makeColumn.m material.p fs.p（少量用于mfs的显示函数）
makeHob.m model.p
makeRing.m modelStatus.p
getColumnFilter.m Obj_3AxialTester.p
applyRegionFilter.m obj_Box.p
imageRegionFilter.m Tool_Cut.p
MatDEM专家版
MatDEM3.5及以后版本支持在Matlab里编辑和调试代码，以及制作MatDEM窗口软件。（1）安装专家模式。在软件根目录中右击"MatDEM.exe"，选择”以管理员模式运行“打开软件。进入”设置“，安装专家模式。（2）打开Matlab文件夹，进入软件要目录，输入"expert"命令，出现”MatDEM 专家模式已启用“，则可在Matlab里直接运行MatDEM的代码。注意：命令MatDEMfile在Matlab里不支持
数据结构
单元类型和数据
在程序中的B，d和d.mo等中均会有aNum和mNum参数，其分别代表总单元数和模型活动单元数。在程序数据矩阵中，单元从1开始编号到aNum（矩阵的行方向），其中1到mNum为模型活动单元，mNum+1到aNum-1为模型固定单元（墙单元），aNum为虚单元。在对象参数中，如参数以a开头（如aX，aBF），则其长度为aNum，而部分参数只有活动单元才有，如mVX（速度），则以m开头。
变量 说明 变量 说明
B->Box obj_Box对象，二次开发的基础模型箱 aNum->number of all elements 所有的单元数
d->data center build对象，数据处理和控制对象 mNum->number of model element 模型活动单元数
mo->model 模型对象，计算模块
C->Cut 层面切割对象
荷载和边界条件
基于牛顿力学，离散元法在计算机中构建一个物理世界。MatDEM可实现各类荷载和边界的施加。程序中拉力为正，压力为负。
（1）位移边界：移动boundary来施加位移边界，命令为d.moveBoundary()，见build函数
（2）应力边界：对platen施加体力（mGX,mGY,mGZ）来实现对样品的压力作用，需要第一步初始化时添加边界，B.type='TriaxialCompression'时包含所有压力板
（3）振动边界：对boundary施加周期性位移，boundary作用力在platen上即转化为正弦式振动
（4）荷载作用：各类荷载直接作用在单元上，即通过对d.mo中的参数进行赋值，如d.mo.mGZ(:)=0将重力设为零
接触模型
接触模型在d.mo.FnCommand中定义，如线弹性模型则为：nFN0=obj.nKNe.*nIJXn;。默认为线弹性模型
线弹性胶结接触：见以下图1 ，以及论文1
Hertz接触：单元之间接触按球接触力计算，正向力采用Hertz接触，
屈服破坏接触：单元可被压碎（屈服破坏），通过椭圆的屈服包络面（yeilding cap）来定义这类破坏。d.mo.isFailure=1时启用，目前无示例。见以下图2，以及论文2
"自定义接触模型：离散元接触模型和宏微观分析是离散元研究和应用非常重要的基础，其能从本质上探求岩土材料复杂宏观特性的微细观机理。基于工程尺度数值模拟的考虑，MatDEM一直采用线弹性的粘结模型，并提供Hertz接触模型用于软件与玻璃珠试验对比测试。过去一年，MatDEM团队收到国内外大量自定义接触模型的需求。经过一段时间的设计和研发，MatDEM1.65版提供了自定义接触模型支持。
在BoxCrash1示例中，以下命令将normalContact.m函数设定为迭代计算函数，并进行接触力和单元运动计算（约150行）。
d.mo.setBalanceFunction('fun/normalContact.m');
具体请见Box_Crash1示例。MatDEM团队将研发和共享更多的接触模型，同时也欢迎各领域专家学者共同研发。"