ABAQUS分析中ALE

1、ALE方法詳解及各選項卡參數(shù)意義與設(shè)置(ABAQUS/Explicit)為了方便理解，先整體介紹一下ALE網(wǎng)格自適應方法的基本過程一個完整的ALE過程可以分為若干個網(wǎng)格remesh子過程，而每一次remesh的過程可以分為一下兩步：1生成一個新的網(wǎng)格(createanewmesh)利用各種算法以及控制策略生成一個良好的網(wǎng)格2環(huán)境變量的轉(zhuǎn)換(advectionvariales)也就是將舊網(wǎng)格中的變量信息利用remapping技術(shù)轉(zhuǎn)換到新網(wǎng)格中，也有不同算法，其中包括靜變量(應力場，應變場等)的轉(zhuǎn)換與動變量(速度場，加速度場等)的轉(zhuǎn)換生成的新網(wǎng)格成功與否則在于對這兩步的控制首先來看第1個大部分-對

2、整個adaptiveremesh過程控制：包括兩個方面：一個是對adaptiveremesh過程的算法控制，另一個對adaptivemesh過程強度的控制1.對adaptiveremesh的算法控制算法控制包括兩部分算法控制，其一為網(wǎng)格算法控制，其二為變量轉(zhuǎn)換算法控制(1)網(wǎng)格重畫算法控制：在ABAQUS中是如何生成新網(wǎng)格的呢？即使用網(wǎng)格掃掠技術(shù)(meshsweeptechnique),每sweep一次，生成一套新的網(wǎng)格。但是當你使用的算法不同時，sweep出來的網(wǎng)格也是不同的，打個不是很恰當?shù)谋确剑河貌煌墓ぞ咦鐾患|西，做出來的質(zhì)量與精度會不一樣，同樣，用不同的算法來sweep網(wǎng)格,得到

3、的網(wǎng)格質(zhì)量也會不一樣。在ABAQUS顯示模塊中，sweep算法用英語來說就是meshsmoothingmethod,有三種算法來sweep網(wǎng)格，如下所示：1)體積算法(volumesmoothing)該算法十分健壯，為默認算法，再絕大多數(shù)情況下適用2)拉普拉斯算法(laplaciansmoothing)耗費資源最少的算法，能力一般，作用與體積算法類似(一階算法，類似于求平均值)，對于曲率比較高的曲線曲面邊界時，效果不是很理想3).等位算法(equipotentialsmoothing)比較復雜的算法，是基于拉普拉斯算法的解之上的算法，對曲率較大的曲線曲面邊界效果較好，在節(jié)點被非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包圍時

4、，次算法為推薦算法，若節(jié)點被結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包圍，其效果與體積算法類似。三種算法可以結(jié)合適用，利用權(quán)重值來定義，需要記住的是，三種算法各占的權(quán)值加起來必須等于1。在ABAQUSCAE中，在step模塊中定義選項卡如下所示：(2)變量轉(zhuǎn)換算法控制:在ABAQUS中是如何將舊網(wǎng)格中的環(huán)境變量轉(zhuǎn)換到新網(wǎng)格中的呢？即使用remapping技術(shù)，對于靜變量(應力場，應變場，位移場等)的轉(zhuǎn)換(advection),有兩種算法即為一階算法(firstorder)與(secondorder)算法，secondorder算法適用于所有問題，為推薦算法，一階算法比較簡單，占資源少，速度快；對于動變量(速度，加速度等)轉(zhuǎn)

5、換(momentumadvection),也有兩種算法，elementcenterprojectionmethod與half-indexshiftmethod,前者為推薦算法，選擇前者就ok了，如果想仔細研究，查查ABAqus文檔就可以了，里面寫的很清楚。在ABAQUSCAE中，在step模塊中定義選項卡如下所示：Nwne:Ada-LMesbwigandSmoothingPtwrty;&JmprDVBaspectratio：PresetveN由fnesh/心中SfnootH-igdigarthm:DstAnranedbytMhniiproduct，|Meshingprftdctor:*Curr

6、entdefofrrwcfpcstunPofUicrtfromprewus風E括刖審me#ncremeixCurvaturerifnment：iBnndwyRe90rlSmocthngIrvbalf4tur*dn4k:30Trjrrtttxifeywev-.30NMhnntraatangfej60|AdvecbofiFr$t0SetefidorderMornentunjdvedion:步EkmsntctnteiprojectionHat-rwjejrshrft2.對adaptiveremesh過程強度控制在ABAQUS中如何對adaptiveremesh過程的強度進行控制呢？這就涉及到一下幾個

7、（1） Frequency控制（頻率控制），主要是對整個steptime中網(wǎng)格remesh的次數(shù)進行控制。Remesh次數(shù)n可以由n=Incrementnumber/Frequency來表達其意義，當frequency的值為i時，表示每i個增量步進行一次remesh；一個典型的ALE過程，在每5-100個增量步就需要一次remesh,對于拉格朗日問題，改參數(shù)默認值為10,若變形實在太大，可適當調(diào)高，以增加網(wǎng)格重畫的強度，對于爆炸，碰撞等變形時間極短的問題求解，則在每一個增量步都需要一次remesh,這時Frequency的值需要設(shè)置得很小，比如設(shè)為1,當然，adaptiveremesh過程的強

8、度也很高，也會很廢時。對于其他變形不是很劇烈的問題求解，該參數(shù)值可以適當調(diào)高。對于歐拉問題，默認值為1。（2） MeshSweeps參數(shù)控制，當該參數(shù)的值為n時，每一個remesh過程將對網(wǎng)格進行n次sweep,其實這個參數(shù)可以理解為對整個adaptiveremesh過程的每一個子過程（remesh過程）的強度進行控制。那么，我們先來理解一下sweep的概念，每sweep一次，abaqus將利用我們設(shè)置好的算法（體積算法，拉普拉斯算法或等位算法）生成一套新的網(wǎng)格，但這個網(wǎng)格不一定是符合要求的，因此，需要在生成的新網(wǎng)格白基礎(chǔ)上用同樣的方式再進行sweep,就像我們求解方程時迭代的概念是一樣的。就

9、這樣一直sweep下去直到sweep的次數(shù)達到meshsweeps參數(shù)的值，這樣就完成了一個remesh過程中的新網(wǎng)格的生成。同樣，meshsweeps參數(shù)的值越高，adaptiveremesh過程強度越高，網(wǎng)格優(yōu)化的狀況良好的機率也就越大。在ABAQUSCAE中，在step模塊中定義選項卡如下所示：接下來看第二個部分：對adaptiveremesh其他方面控制主要包括以下幾個參數(shù)設(shè)置：(1) smoothingalgorithm參數(shù)設(shè)置：選項：Useenhancedalgorithmbasedonevolvingelementgeometry主要是在幾何學的方面對我們定義的網(wǎng)格sweep算法

10、(前面提到的三種算法)進行增強，目的是為了保證adaptiveremesh過程的健壯性，為推薦選項，選它就行了選項：conventionalsmoothing利用我們定義好的算法進行計算，無幾何增強。ldllALEAdaptiveLanLroKMame:Ada-1MeshiXl.MSmorthoaPfiwity：Jfinproye州樸匕Prtwivt!fmhgrddngakgorthni:Msniwiedby19nprodudMershrigpredKtcr:bCurretl:defevmedpotionPtkmfromprevioysMEadaptivemeshnaementCurvaire

11、rFnefnenfa：Vdwwtrfc:：1Lapiadan:|口04tle叫愴30MiKbciMUtrMntanqte;60Firstorder*SecondorderMomerfcumadwtS：8OemertcotterpfwrtmHsfidexfhtft(2)OK:jCWl:priority參數(shù)設(shè)置：若需要保持初始網(wǎng)格梯度，則對也就是指網(wǎng)格梯度控制(是否保持初始網(wǎng)格梯度,網(wǎng)格的質(zhì)量將會有影響)。對于拉格朗日問題選擇Improveaspectratio,在計算過程中將考慮到網(wǎng)格單元高寬比的改善，不考慮對初始網(wǎng)格梯度的保持。對于歐拉問題選擇：Preserveinitialmeshgradi

12、ng,在計算過程中保證初始的網(wǎng)格梯度，但不會考慮到網(wǎng)格寬高比的改善。(3)Meshingpredictor參數(shù)設(shè)置也就是網(wǎng)格節(jié)點位置控制（理想的網(wǎng)格節(jié)點位置控制，將會減少需要的網(wǎng)格sweeps次數(shù)，減少資源浪費）對于拉格朗日問題選擇Currentdeformedposition,對于歐拉問題選擇Positionfrompreviousadaptivemeshincrement這里就不細說了，有興趣的話可以看看文檔1,該值越大，則圓角區(qū)(4)Curvaturerefinement參數(shù)設(shè)置也就是曲率較大的曲線曲面邊界的網(wǎng)格密度控制，默認為的網(wǎng)格密度也就會越大，比較簡單。(5)Initialreme

13、shingsweeps參數(shù)設(shè)置meshsweeps類似，因為我們也就是ALE過程開始之前對網(wǎng)格的一個優(yōu)化，概念與有可能利用已經(jīng)變形的很厲害的網(wǎng)格進行分析，這時，在分析開始之前，就需要對網(wǎng)格進行重畫。在ABAQUSCAE中的alemeshcontrol選項卡剩下的參數(shù)就三個了，即boundaryregionsmoothing下面的三個參數(shù)：(1) initialfeatureangle即初始檢測角度的設(shè)置，當兩個相鄰的面的法向量大于該角度值的時候，這兩個相鄰面形成的corner將被檢測出來，在sweep時，網(wǎng)格不允許通過這個corner小于的話就說明，該corner足夠圓滑，網(wǎng)格可以通過，當然，

14、該corner應該是具有活性的，對corner活性的控制由下面一個參數(shù)(Transitionfeatureangle)控制，否則也不會被考慮。(2) Transitionfeatureangle控制被檢測出的corner的活性的，如果被檢測處的corner的兩面法線夾角大于該值則該corner在ale過程中是會被考慮的，否則就不會考慮。(3) Meshconstraintangle控制分析過程的一個角度參數(shù)，一般大于45度，設(shè)為默認值就可以，在分析過程中，當網(wǎng)格內(nèi)某一個角度大于該參數(shù)值時，分析終止，文檔有詳細介紹。第三部分ALEadaptivemeshconstraint網(wǎng)格約束方面的控制該部分比較復雜，內(nèi)容很多，我理解得也不清楚，望有高手指教。最后總結(jié)下ALE的一個總過程，假定每數(shù)