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ANSYSAUTODYN
基礎(chǔ)培訓(xùn)五2023/9/29基礎(chǔ)培訓(xùn)五1、ALE求解器2、SPH求解器3、SPH與Lagrange作用2023/9/29ALE求解器ALE(任意拉格朗日歐拉):材料邊界是拉格朗日,內(nèi)部單元可以是拉格朗日、歐拉或者其它指定的運(yùn)動(dòng)方式來自動(dòng)重分網(wǎng)格;材料模型可以是連續(xù)的固體、液體和氣體,包括流體/結(jié)構(gòu)作用。2023/9/29ALE求解器ALE計(jì)算循環(huán)等同于拉格朗日+內(nèi)部節(jié)點(diǎn)重新分布;內(nèi)部節(jié)點(diǎn)根據(jù)指定的運(yùn)動(dòng)約束方式重新分布,分布結(jié)果影射到新網(wǎng)格中;ALEPart所有的節(jié)點(diǎn)在缺省情況下為拉格朗日–運(yùn)動(dòng)約束需要明確地施加給網(wǎng)格。2023/9/29ALE計(jì)算特點(diǎn)ALE求解器2023/9/29ALECycle計(jì)算單元面積、應(yīng)變率單元壓強(qiáng)、應(yīng)力調(diào)整速度、重新計(jì)算單元壓強(qiáng)節(jié)點(diǎn)力節(jié)點(diǎn)加速度節(jié)點(diǎn)位移邊界條件和接觸力動(dòng)量守恒力/質(zhì)量是否使用ALE?否是積分節(jié)點(diǎn)速度材料模型積分ALE求解器Free(缺省):每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與拉格朗日運(yùn)動(dòng)方式相同;Fixed(歐拉):每一個(gè)節(jié)點(diǎn)固定在(x,y)空間;EqualspacinginX:移動(dòng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的x坐標(biāo)到四周節(jié)點(diǎn)X坐標(biāo)的平均位置,y,z方向不變;EqualspacinginY:移動(dòng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的y坐標(biāo)到四周節(jié)點(diǎn)的平均位置,x,z方向不變;EqualspacinginZ:移動(dòng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的Z坐標(biāo)到四周節(jié)點(diǎn)的平均位置,x,y方向不變;EquallyspacedI(J,K):每一個(gè)節(jié)點(diǎn)移到I(J,K)方向的等距離位置;GeometricspacedI(J,K):對I(J,K)施加幾何比率;用戶定義:用戶子程序EXALE定義。2023/9/29ALE運(yùn)動(dòng)約束ALE求解器ALE選項(xiàng):BLOCK:通過指標(biāo)空間對一個(gè)BLOCK施加運(yùn)動(dòng)約束;在同一個(gè)Part里,不同的BLOCK施加不同的約束方式;ILine:沿著I方向?qū)?jié)點(diǎn)施加運(yùn)動(dòng)約束;JLine:沿著J方向?qū)?jié)點(diǎn)施加運(yùn)動(dòng)約束;KLine:沿著K方向?qū)?jié)點(diǎn)施加運(yùn)動(dòng)約束;Node:對一個(gè)節(jié)點(diǎn)施加運(yùn)動(dòng)約束。2023/9/29施加ALE
運(yùn)動(dòng)
ALE求解器ALE設(shè)置:Spacing:I-lineratio:設(shè)置I方向幾何比率;J-lineratio:設(shè)置J方向幾何比率;K-lineratio:設(shè)置K方向幾何比率;Frequency:CycleFrequency:定義ALE重分網(wǎng)格頻率(缺省為每迭代一步重分一次);Iterationspercycle:每一cycle重分次數(shù)(除歐拉方式);Relaxationcoefficient:重分松弛系數(shù),缺省為1:表示節(jié)點(diǎn)完全移動(dòng)到新位置(適合大多數(shù)情況);小于1:表示節(jié)點(diǎn)移動(dòng)位移系數(shù)。2023/9/29調(diào)整ALE
設(shè)置
ALE求解器2023/9/29爆炸載荷對結(jié)構(gòu)墻的沖擊作用;爆炸載荷用1D模型,將結(jié)果映射到3D模型;結(jié)構(gòu)模型用拉格朗日方式;氣體模型用歐拉運(yùn)動(dòng)方式和等位運(yùn)動(dòng)方式;3D流固耦合作用。儲(chǔ)存設(shè)備中的多點(diǎn)起爆ALE求解器2023/9/29儲(chǔ)存設(shè)備中的多點(diǎn)起爆結(jié)構(gòu)位移壓力載荷ALE求解器2023/9/29儲(chǔ)存設(shè)備中的多點(diǎn)起爆Structures:Lagrange
Gases:Euler/EquipotentialALE求解器2023/9/29GasFlowusingEuler
GasflowusingEquipotential
儲(chǔ)存設(shè)備中的多點(diǎn)起爆ALE求解器2023/9/29艦船結(jié)用殼單元爆轟波傳到船體的壓力云圖水下爆炸對艦船的作用ALE求解器軸對稱模型;拉格朗日方式(默認(rèn));綠色為邊界條件。2023/9/29泡沫材料碰撞剛性墻ALE求解器計(jì)算結(jié)果:2023/9/29泡沫材料碰撞剛性墻ALE求解器ALE方式:EqualSpacingI2023/9/29泡沫材料碰撞剛性墻ALE求解器計(jì)算結(jié)果:2023/9/29泡沫材料碰撞剛性墻ALE求解器平面模型;半徑為0.71cm;模型以1cm/us的速度向右移動(dòng)。2023/9/29Equallyspaced(I,J)方式ALE求解器計(jì)算20cycle結(jié)果:2023/9/29Equallyspaced(I,J)方式ALE求解器兩個(gè)1/4模型;左邊模型用拉格朗日求解;右邊模型中水和炸藥用ALE求解,使用Equipotetial運(yùn)動(dòng)方式。2023/9/29水中爆炸ALE求解器計(jì)算結(jié)果:拉格朗日求解導(dǎo)致網(wǎng)格變形太大,引起求解時(shí)間的增加,甚至求解失敗。2023/9/29水中爆炸ALE求解器總結(jié)優(yōu)勢計(jì)算速度快;減少耗散;自動(dòng)重分區(qū);材料界面清晰;容易計(jì)算材料強(qiáng)度,后處理方便。2023/9/29不足材料與拉格朗日一樣會(huì)變形;薄單元時(shí)間步長小。練習(xí)流體與固體耦合;使用ALE求解器(二維平面問題);對節(jié)點(diǎn)使用兩種運(yùn)動(dòng)約束:LagrangeEquipotential2023/9/29ALE(2D)基礎(chǔ)培訓(xùn)五1、ALE求解器2、SPH求解器3、SPH與Lagrange作用2023/9/29SPH求解器歐空局開發(fā)的無網(wǎng)格Lagrange算法;SPH處理超高速大變形問題非常有優(yōu)勢;SPH在處理高速/超高速碰撞和混凝土材料的破壞時(shí)非常有效。2023/9/29SPH求解器處理連續(xù)動(dòng)力學(xué)問題比較新的技術(shù);優(yōu)點(diǎn):沒有網(wǎng)格變形問題(與拉格朗日相比);不需要失效模型;物質(zhì)界面清晰(與拉格朗日相同);非常有效(僅僅材料存在的區(qū)域需要模型)。
SPH粒子與拉格朗日、殼單元和ALE聯(lián)合求解。2023/9/29SPH求解器SPH使用粒子,但不是簡單的質(zhì)量粒子,而是差值點(diǎn);使用權(quán)重函數(shù)W和光滑長度h。2023/9/29SPH技術(shù)其中,MJ為例子J的質(zhì)量;WIJ為權(quán)重函數(shù);X為粒子中心點(diǎn)的位置;h為光滑長度或粒子尺寸。SPH求解器幾何模型;材料和粒子。2023/9/29SPH模型生成方法SPH求解器SPH2D生成方式:Box
CircleManual2023/9/29SPH2D模型生成方法SPH求解器SPH2D生成方式:BoxCircleManual2023/9/29SPH2D模型生成方法BoxCircleManualSPH求解器SPH3D生成方式:BoxCylinderSphere2023/9/29SPH3D模型生成方法SPH求解器SPH3D生成方式:BoxCylinderSphere2023/9/29SPH3D模型生成方法SphereCylinderSPH求解器對于復(fù)雜的SPH模型:第一步:使用拉格朗日/FillPart創(chuàng)建模型;或者可以倒入ICEMCFD的geo模型文件、TrueGrid的zon模型文件。2023/9/29幾何模型復(fù)雜3D模型生成方法
SPH求解器第二步:將建立的或倒入的模型重新命名;自動(dòng)刪除體,創(chuàng)建三角形面網(wǎng)格。2023/9/29復(fù)雜3D模型生成方法
SPH求解器第三步:填充光滑粒子。2023/9/29復(fù)雜3D模型生成方法
SPH求解器2023/9/29復(fù)雜3D模型生成練習(xí)
拉格朗日PartSPHPartSPH求解器速度邊界條件的施加;施加方式:區(qū)域施加和清除;交互式施加和清除。2023/9/29SPH邊界條件
通過X、Y和Z(3D)的最小和最大的坐標(biāo)圍成四邊形或六面體(3D)區(qū)域來施加速度邊界條件。SPH求解器2023/9/29速度邊界條件的施加;施加方式:區(qū)域施加和清除;交互式施加和清除。選擇速度邊界條件;創(chuàng)建多邊形區(qū)域:Alt+鼠標(biāo)左鍵選擇點(diǎn);Shift+鼠標(biāo)左鍵刪除點(diǎn);Control+鼠標(biāo)左鍵確定。SPH邊界條件
2023/9/29SPH求解器彈丸打擊陶瓷裝甲板SPH求解器2023/9/29高速碰撞SPH求解器2023/9/293D高速碰撞
垂直傾斜SPH求解器2023/9/29Expt.UDRI3D高速碰撞SPH求解器2023/9/29SPH(3D)例子基礎(chǔ)培訓(xùn)五1、ALE求解器2、SPH求解器3、SPH與Lagrange作用2023/9/29SPH與拉格朗日作用SPH求解比拉格朗日代價(jià)高;SPH模擬要求大小一樣的粒子;SPH與拉格朗日作用的求解方法:將模型中低速變形的區(qū)域才用拉格朗日求解器求解,高速區(qū)域采用SPH求解,這樣求解的優(yōu)點(diǎn):變形小的區(qū)域用拉格朗日求解準(zhǔn)確;求解速度快,采用變網(wǎng)格速度更快。作用方式:連接和SPH與Lagrange接觸。2023/9/29SPH與拉格朗日作用使用“Box”類型,通過“Edgepacking”方式。2023/9/29SPH與拉格朗日連接節(jié)點(diǎn)與粒子連接
粒子與邊中點(diǎn)連接粒子與節(jié)點(diǎn)任意連接2D和3DSPH與拉格朗日作用2023/9/29AllSimulationswererunona600MhzPentiumIIIPCunderWindows98SPH與拉格朗日連接(2D)SPH與拉格朗日作用2023/9/29
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