3.8 有限元与离散元耦合的方法（CFD）

由于爆破、冲击等现象中的核心问题是模拟材料在高加载率下的破碎，而材料的破碎过程是应变能的逐步累积，然后突然释放的过程。在应变能累积的过程中，材料发生变形，而应变能的释放则意味着材料的破碎。因而，有些研究者也把材料破碎的过程认为是材料由连续、完整转变为散体的过程。在材料的变形阶段，材料保持为整体、为连续介质，对这个阶段，可以充分利用以连续介质力学为基础的有限元等对场量分析精度较高的数值方法来模拟材料的变形。对于材料的破碎及破碎后所形成散体的运动，由于材料发生了大变形，而目前的有限元等数值方法并不能很好地模拟材料的大变形，所以可以采用适合于模拟大变形、大运动的离散单元法来模拟材料的破碎及碎块的运动。这就是有限元与离散元耦合方法（combined finite-dis-crete element method）的由来及基本思路。

有限元与离散元耦合方法产生于20世纪的最后10年间，由于高性能计算机的不断发展，使该方法的数值实现成为可能。Munjiza[77]在石根华块体理论（DDA）[78]、离散元法（DEM）[73]与分子动力学（MD）[79]的基础上，在这个领域做了开创性的工作。由于该方法融合了有限元与离散元两种数值方法的优点，可以应用于粉末技术、陶瓷、复合材料、岩石爆破、矿业工程、拆除爆破、爆炸与冲击等领域。但是由于该方法惊人的计算量，还只局限于对小范围材料进行模拟，距实际工程应用还有待于算法的改进和计算技术的提高。