Ansys-Autodyne-SPH方法應(yīng)用培訓教程

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基礎(chǔ)培訓五2023/9/29基礎(chǔ)培訓五1、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動方式來自動重分網(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計算循環(huán)等同于拉格朗日+內(nèi)部節(jié)點重新分布；內(nèi)部節(jié)點根據(jù)指定的運動約束方式重新分布，分布結(jié)果影射到新網(wǎng)格中；ALEPart所有的節(jié)點在缺省情況下為拉格朗日–運動約束需要明確地施加給網(wǎng)格。2023/9/29ALE計算特點ALE求解器2023/9/29ALECycle計算單元面積、應(yīng)變率單元壓強、應(yīng)力調(diào)整速度、重新計算單元壓強節(jié)點力節(jié)點加速度節(jié)點位移邊界條件和接觸力動量守恒力/質(zhì)量是否使用ALE？否是積分節(jié)點速度材料模型積分ALE求解器Free(缺省)：每一個節(jié)點與拉格朗日運動方式相同；Fixed(歐拉)：每一個節(jié)點固定在(x,y)空間；EqualspacinginX：移動每一個節(jié)點的x坐標到四周節(jié)點X坐標的平均位置，y,z方向不變；EqualspacinginY：移動每一個節(jié)點的y坐標到四周節(jié)點的平均位置，x,z方向不變；EqualspacinginZ：移動每一個節(jié)點的Z坐標到四周節(jié)點的平均位置，x,y方向不變；EquallyspacedI(J,K)：每一個節(jié)點移到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運動約束ALE求解器ALE選項：BLOCK：通過指標空間對一個BLOCK施加運動約束；在同一個Part里，不同的BLOCK施加不同的約束方式；ILine：沿著I方向?qū)?jié)點施加運動約束；JLine：沿著J方向?qū)?jié)點施加運動約束；KLine：沿著K方向?qū)?jié)點施加運動約束；Node：對一個節(jié)點施加運動約束。2023/9/29施加ALE

運動

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)點完全移動到新位置(適合大多數(shù)情況)；小于1：表示節(jié)點移動位移系數(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；氣體模型用歐拉運動方式和等位運動方式；3D流固耦合作用。儲存設(shè)備中的多點起爆ALE求解器2023/9/29儲存設(shè)備中的多點起爆結(jié)構(gòu)位移壓力載荷ALE求解器2023/9/29儲存設(shè)備中的多點起爆Structures:Lagrange

Gases:Euler/EquipotentialALE求解器2023/9/29GasFlowusingEuler

GasflowusingEquipotential

儲存設(shè)備中的多點起爆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)；綠色為邊界條件。2023/9/29泡沫材料碰撞剛性墻ALE求解器計算結(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。2023/9/29Equallyspaced(I,J)方式ALE求解器計算20cycle結(jié)果：2023/9/29Equallyspaced(I,J)方式ALE求解器兩個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運動方式。2023/9/29水中爆炸ALE求解器計算結(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)勢計算速度快；減少耗散；自動重分區(qū)；材料界面清晰；容易計算材料強度，后處理方便。2023/9/29不足材料與拉格朗日一樣會變形；薄單元時間步長小。練習流體與固體耦合；使用ALE求解器(二維平面問題)；對節(jié)點使用兩種運動約束：LagrangeEquipotential2023/9/29ALE(2D)基礎(chǔ)培訓五1、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非常有效。2023/9/29SPH求解器處理連續(xù)動力學問題比較新的技術(shù)；優(yōu)點：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；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

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+鼠標左鍵選擇點；Shift+鼠標左鍵刪除點；Control+鼠標左鍵確定。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：變形小的區(qū)域用拉格朗日求解準確；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)點與粒子連接

粒子與邊中點連接粒子與節(jié)點任意連接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