3.8 有限元與離散元耦合的方法（CFD）

由于爆破、沖擊等現象中的核心問題是模擬材料在高加載率下的破碎，而材料的破碎過程是應變能的逐步累積，然后突然釋放的過程。在應變能累積的過程中，材料發生變形，而應變能的釋放則意味著材料的破碎。因而，有些研究者也把材料破碎的過程認為是材料由連續、完整轉變為散體的過程。在材料的變形階段，材料保持為整體、為連續介質，對這個階段，可以充分利用以連續介質力學為基礎的有限元等對場量分析精度較高的數值方法來模擬材料的變形。對于材料的破碎及破碎后所形成散體的運動，由于材料發生了大變形，而目前的有限元等數值方法并不能很好地模擬材料的大變形，所以可以采用適合于模擬大變形、大運動的離散單元法來模擬材料的破碎及碎塊的運動。這就是有限元與離散元耦合方法（combined finite-dis-crete element method）的由來及基本思路。

有限元與離散元耦合方法產生于20世紀的最后10年間，由于高性能計算機的不斷發展，使該方法的數值實現成為可能。Munjiza[77]在石根華塊體理論（DDA）[78]、離散元法（DEM）[73]與分子動力學（MD）[79]的基礎上，在這個領域做了開創性的工作。由于該方法融合了有限元與離散元兩種數值方法的優點，可以應用于粉末技術、陶瓷、復合材料、巖石爆破、礦業工程、拆除爆破、爆炸與沖擊等領域。但是由于該方法驚人的計算量，還只局限于對小范圍材料進行模擬，距實際工程應用還有待于算法的改進和計算技術的提高。