目前，国内的工程数值模拟软件市场绝大部分被国外商业软件占领，国家每年耗费大量的资金购买和使用这些软件，缺乏“卡脖子”技术的核心竞争力。高性能离散元软件MatDEM 软件的成功研发和应用显著提高了我国在离散元软件方面的核心竞争力！我衷心地期待，刘春博士能够再接再厉，持之以恒，不断完善软件的功能和提高软件的质量，形成具有完全自主知识产权和国际竞争力的高性能离散元软件，服务于国家重大需求和全人类的科学技术进步！
施 斌
2019 年4 月于南京
地质与岩土工程领域的很多问题都涉及大变形破坏，应力、水分和温度等多场耦合作用，如滑坡灾害、地面沉降、隧道开挖和页岩气水力压裂等。实验和现场研究能很好地认识这些问题，但具有花费大、周期长和实现难的特点。计算机数值模拟技术是分析和认识这些问题的一种高效和可重复的手段。其中，离散元法（DEM）通过堆积和胶结颗粒来构建模型，能有效地模拟岩土体的非连续性、不均匀性和大变形破坏，在地质、岩土工程和能源开采等领域具有非常广泛的应用价值。
▲ 线弹性模型示意图
自1979 年离散元法的第一篇论文（Cundall and Strack，1979）发表于Geotechnique 以来，其已被引1 万余次，为目前岩土领域被引次数最高的论文之一。近年来，随着大规模复杂工程建设的增加和计算机技术的提高，离散元法在工程领域得到越来越多的关注。但是，离散元法应用于工程实践还面临着三大问题：①离散元法计算量巨大，计算单元数通常在10 万单元以内，极大地限制了其工程应用；②离散元法定量建模困难，堆积模型的宏观力学性质与单元力学参数间的关系不明确，难以直接获得特定弹性模量和强度的模型；③离散元法的多场耦合理论尚未完善，缺乏相应的数值软件。
▲ MatDEM启动界面
▲ MatDEM二次开发示例
刘春著. 北京：科学出版 ，2019.6
▲ 陨石撞击地面过程图（StressZZ）
第二部分为实践篇。第6 章主要结合桩土作用、隧道建模和盾构滚刀破岩三个示例，详细地介绍MatDEM 的建模和数值模拟的常规步骤，建议在阅读完此章节后，再阅读实践篇的其他章节。第7 章以直剪、扭剪试验和真三轴试验为例，重点介绍通过函数来构建部件，并拼合整体模型，以及如何建立三维复杂裂隙和节理。第8 章以三维滑坡建模为例，介绍如何利用数字高程数据构建复杂的三维模型。第9 章介绍动力作用数值模拟，包括陨石撞击地面、矿山斜坡爆破和地震动力作用。第10 章介绍高级的自定义参数和二次开发功能，实现了地面沉降、微波辅助破岩、能源桩热力耦合等复杂的多场耦合过程数值模拟。第6～10 章由简单到复杂，共介绍了13 个应用示例。通过修改和综合应用这些示例，可开展各类地质和工程问题的数值模拟，并辅助分析和解决各类科研与工程问题。
▲ 数值试验室对应于user_3AxialNew二次开发示例
基于二次开发代码生成的MatDEM离散元实验室，可用于岩土体宏微观研究。目前已提供单轴压缩，侧限压缩，直剪，扭剪，常规三轴和真三轴等试验的数值模拟功能。右下方命令行处可见，MatDEM每秒完成310万次颗粒三维运动计算(目前最快达到2000万次)。
离散元法理论研究、系统研发和应用是一条非常漫长和艰辛的道路。在MatDEM 软件的开发和本书的撰写过程中，得到了很多专家学者的帮助和指导。软件公开下载一年以来，数百名专家学者和研究生参与了软件的测试和应用，不断地提高了软件的通用性、易用性和专业度。在此表示衷心的感谢！
刘 春
2019 年2 月18 日于南京
ISBN 978-7-03-061566-4
专业品质 学术价值
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