【AI4CAE】AI 让离散元仿真 “快准稳”!材料模型校准从 “ days 级” 变 “ seconds 级”

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离散元法（DEM）是研究 “颗粒世界” 的核心仿真手段 —— 矿石破碎、制药颗粒混合、粮食仓储流动…… 都得靠 DEM 模拟 “颗粒咋碰撞、咋堆积”。但想让 DEM 仿真结果和真实实验 “严丝合缝”，材料模型校准是道绕不开的坎。过去，这坎 “又高又慢又费钱”，直到 AI（降阶建模）登场，才把校准速度和精度都拉到新高度。

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传统 DEM 材料校准：

耗时耗力，像 “蜗牛爬”

给 DEM 做材料模型校准，传统流程藏着三大痛点，让工程师头疼不已：

“两步走” 流程，周期拉得长

：校准得先做物理标定试验（比如测颗粒间的摩擦力、堆积角），再用 DEM 仿真 “复现试验结果”。相当于 “先现实测数据，再虚拟凑结果”。某矿业公司想仿真 “铁矿石破碎流程”，光物理试验就做了 3 天，后续 DEM 仿真复现又耗了 2 天，光校准就占了研发周期的 1/3。

参数调优，计算成本 “高到肉疼”

：要让 DEM 复现实验，得反复调整 “材料相互作用参数”（比如颗粒间的黏结力、摩擦系数）。每调一次，都得跑一次 DEM 仿真，而 DEM 本身计算量极大（颗粒越多、越细，仿真越慢）。某制药企业调 “药用颗粒混合” 的参数，一次 DEM 仿真跑 4 小时，调了 10 组参数，光这步就耗了 2 天，算力成本超万元。

效率、扩展性 “双不足”

：目标是找 “最能复现实验的参数”，但传统流程 “调参→仿真→看结果” 的循环，效率极低；而且想扩展到 “更多颗粒类型、更复杂工况”，时间和成本会 “指数级上涨”，根本扛不住。



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AI 破局：降阶模型当 “快进键”，

校准速度 “飞起来”

AI 技术（降阶模型 ROM）的介入，通过 “有限仿真生成数据 + ROM 训练 + 快速参数筛选”，彻底把 DEM 校准从 “蜗牛爬” 变成 “坐火箭”，核心逻辑是 **“用轻量 ROM 替代 heavy DEM 仿真，加速参数调优”**：

1. 有限 DEM 仿真，生成 “训练教材”

用 Altair EDEM 跑有限次数的 DEM 仿真，生成 “合成训练数据”。比如选几个关键参数组合（不同摩擦系数、黏结力），跑 DEM 得到对应的 “颗粒运动、堆积结果”。这些数据就是给 AI 的 “教材”，藏着 “参数咋设，DEM 结果才贴合实验” 的规律。

2. romAI 训练 ROM，复刻 DEM 响应

把这些数据输入 Altair romAI，训练降阶模型（ROM）。ROM 是个 “轻量级替身”—— 它能精准复刻 “不同材料相互作用参数下，DEM 的响应（比如颗粒堆积形态、受力变化）”，但计算量比全 DEM 仿真小几个数量级。

3. ROM 快速筛参数，秒级找 “最优解”

有了 ROM，就能快速筛选参数组合：输入一堆 “候选参数”，ROM 秒级就能算出 “每个参数对应的 DEM 结果像不像实验数据”，从而锁定 “最能复现实验行为的参数组合”。不用再苦等 “几小时 / 天的 DEM 仿真”，效率直接拉满。



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价值爆发：高精度 + 秒级计算，

仿真效率 “大跳水”

AI 驱动的 DEM 材料校准，给颗粒材料仿真带来的改变，每一项都直击痛点：

校准又准又快，时间成本 “大跳水”

：既实现 “材料特性高精度校准”，又把计算时间从 “小时 / 天级” 直接缩到 “秒级”。某粮食加工企业测试，原来校准 “谷物流动” 的 DEM 参数要 1 天，现在用 ROM，10 秒就搞定，效率提升超 8000 倍！

AI 增强工作流，高保真仿真 “轻松跑”

：通过 AI 优化的工作流程，能高效开展 “高保真物理仿真”。比如矿业里 “复杂矿石群破碎 + 输送” 的仿真，过去因校准慢，只能简化模型；现在校准快了，能做更精细的全流程仿真，让产线设计更靠谱。

4

行业延伸：从矿业到制药，

颗粒仿真全面 “加速”

这种 AI 驱动的 DEM 校准，已在 “颗粒材料密集” 的行业里大显身手：

矿业领域

：矿石破碎、选矿流程的 DEM 仿真，靠 AI 校准后，能更精准模拟 “矿石咋被破碎机击碎、咋在溜槽里流动”。某矿山设计院用这技术，把 “破碎流程仿真周期” 从 2 周缩至 3 天，助力客户提前投产，多赚了几百万。

制药领域

：药用颗粒的 “混合、制粒、包衣” 过程，DEM 仿真能优化工艺（比如减少颗粒破损、提高混合均匀度）。AI 校准后，某药企的 “头孢颗粒混合” 仿真精度提升，实际产线的混合均匀度提高 15%，药效更稳定。

食品领域

：面粉、谷物的仓储、输送、加工（比如麦片压制），DEM 仿真能预测 “结拱、堵塞风险”。AI 加速校准后，某食品企业优化了 “面粉输送管道设计”，堵塞停机次数减少 40%，生产线更顺畅。

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结语：DEM 校准，

从 “慢耗贵” 到 “快准省”

过去，DEM 材料校准是 “耗时耗力耗钱，还不一定准”；现在，AI 让它变成 “秒级计算、高精度匹配、低成本推进”。当颗粒材料的仿真校准被 AI “提速”，矿业、制药、食品等依赖 “颗粒行为” 的行业，都能更快研发出更优工艺、更高效产线 —— 这就是工业 AI 给离散元仿真带来的 “效率革命”。

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