AUTODYN培训五.ppt

1、2019/5/30,ANSYS AUTODYN 基础培训五,2019/5/30,基础培训五,1、ALE求解器 2、SPH求解器 3、SPH与Lagrange作用,2019/5/30,ALE (任意拉格朗日欧拉)：材料边界是拉格朗日，内部单元可以是拉格朗日、欧拉或者其它指定的运动方式来自动重分网格； 材料模型可以是连续的固体、液体和气体，包括流体/结构作用。,ALE 求解器,2019/5/30,ALE 求解器,ALE 计算循环等同于拉格朗日 + 内部节点重新分布； 内部节点根据指定的运动约束方式重新分布，分布结果影射到新网格中； ALE Part 所有的节点在缺省情况下为拉格朗日 运动约束需要明

2、确地施加给网格。,ALE 计算特点,2019/5/30,ALE 求解器,ALE Cycle计算,2019/5/30,ALE 求解器,Free (缺省)：每一个节点与拉格朗日运动方式相同； Fixed (欧拉)：每一个节点固定在 (x , y) 空间； Equal spacing in X：移动每一个节点的 x 坐标到四周节点X 坐标的平均位置，y ,z方向不变； Equal spacing in Y：移动每一个节点的 y 坐标到四周节点的平均位置，x ,z方向不变； Equal spacing in Z：移动每一个节点的 Z 坐标到四周节点的平均位置，x ,y方向不变； Equally spa

3、ced I(J,K)：每一个节点移到 I(J,K) 方向的等距离位置； Geometric spaced I(J,K)：对I(J,K)施加几何比率； 用户定义：用户子程序 EXALE 定义。,ALE 运动约束,2019/5/30,ALE 求解器,ALE 选项： BLOCK：通过指标空间对一个 BLOCK 施加运动约束；在同一个 Part 里，不同的 BLOCK 施加不同的约束方式； I Line：沿着 I 方向对节点施加运动约束； J Line：沿着 J 方向对节点施加运动约束； K Line：沿着 K 方向对节点施加运动约束； Node：对一个节点施加运动约束。,施加 ALE 运动,2019

4、/5/30,ALE 求解器,ALE 设置： Spacing： I-line ratio：设置 I 方向几何比率； J-line ratio：设置 J 方向几何比率； K-line ratio：设置 K 方向几何比率； Frequency： Cycle Frequency：定义ALE重分网格 频率(缺省为每迭代一步重分一次)； Iterations per cycle：每一 cycle 重分 次数(除欧拉方式)； Relaxation coefficient：重分松弛系 数， 缺省为 1：表示节点完全移动到新位置(适合大 多数情况)；小于1：表示节点移动位移 系数。,调整 ALE 设置,2019

5、/5/30,爆炸载荷对结构墙的冲击作用； 爆炸载荷用 1D 模型，将结果映射到 3D 模型； 结构模型用拉格朗日方式； 气体模型用欧拉运动方式和等位运动方式； 3D 流固耦合作用。,储存设备中的多点起爆,ALE 求解器,2019/5/30,储存设备中的多点起爆,ALE 求解器,结构位移,压力载荷,2019/5/30,储存设备中的多点起爆,ALE 求解器,Structures: Lagrange,Gases: Euler/Equipotential,2019/5/30,ALE 求解器,Gas Flow using Euler,Gas flow using Equipotential,储存设备中的

6、多点起爆,2019/5/30,ALE 求解器,水下爆炸对舰船的作用,2019/5/30,ALE 求解器,轴对称模型； 拉格朗日方式 (默认)； 绿色为边界条件。,泡沫材料碰撞刚性墙,2019/5/30,ALE 求解器,计算结果：,泡沫材料碰撞刚性墙,2019/5/30,ALE 求解器,ALE 方式：Equal Spacing I,泡沫材料碰撞刚性墙,2019/5/30,ALE 求解器,计算结果：,泡沫材料碰撞刚性墙,2019/5/30,ALE 求解器,平面模型； 半径为0.71cm； 模型以1cm/us的速度向右移动。,Equally spaced (I,J) 方式,2019/5/30,ALE

7、 求解器,计算20 cycle结果：,Equally spaced (I,J) 方式,2019/5/30,ALE 求解器,两个 1/4 模型； 左边模型用拉格朗日求解； 右边模型中水和炸药用ALE求解，使用 Equipotetial 运动方式。,水中爆炸,2019/5/30,ALE 求解器,计算结果： 拉格朗日求解导致网格变形太大，引起求解时间的增加，甚至求解失败。,水中爆炸,2019/5/30,ALE 求解器总结,优势 计算速度快； 减少耗散； 自动重分区； 材料界面清晰； 容易计算材料强度，后处理方便。,不足 材料与拉格朗日一样会变形； 薄单元时间步长小。,2019/5/30,练习,流体与

8、固体耦合； 使用ALE求解器(二维平面问题)； 对节点使用两种运动约束： Lagrange Equipotential,ALE (2D),2019/5/30,基础培训五,1、ALE求解器 2、SPH求解器 3、SPH与Lagrange作用,2019/5/30,SPH求解器,欧空局开发的无网格 Lagrange 算法； SPH 处理超高速大变形问题非常有优势； SPH在处理高速/超高速碰撞和混凝土材料的破坏时非常有效。,2019/5/30,SPH求解器,处理连续动力学问题比较新的技术； 优点： 没有网格变形问题 (与拉格朗日相比)； 不需要失效模型； 物质界面清晰 (与拉格朗日相同)； 非常有效

9、 (仅仅材料存在的区域需要模型)。 SPH 粒子与拉格朗日、壳单元和ALE联合求解。,2019/5/30,SPH求解器,SPH使用粒子，但不是简单的质量粒子，而是差值点； 使用权重函数 W和光滑长度 h。,SPH 技术,其中，MJ为例子J的质量；WIJ为权重函数；X为粒子中心点的位置；h为光滑长度或粒子尺寸。,2019/5/30,SPH求解器,几何模型； 材料和粒子。,SPH 模型生成方法,2019/5/30,SPH求解器,SPH 2D生成方式： Box Circle Manual,SPH 2D模型生成方法,2019/5/30,SPH求解器,SPH 2D模型生成方法,SPH 2D生成方式： B

10、ox Circle Manual,Box,Circle,Manual,2019/5/30,SPH求解器,SPH 3D生成方式： Box Cylinder Sphere,SPH 3D模型生成方法,2019/5/30,SPH求解器,SPH 3D生成方式： Box Cylinder Sphere,SPH 3D模型生成方法,Sphere,Cylinder,2019/5/30,SPH求解器,对于复杂的 SPH 模型： 第一步：使用拉格朗日/Fill Part 创建模型；或者可以倒入 ICEM CFD 的 geo 模型文件、TrueGrid 的 zon 模型文件。,几何模型,复杂3D模型生成方法,2019

11、/5/30,SPH求解器,复杂3D模型生成方法,第二步：将建立的或倒入的模型重新命名； 自动删除体，创建三角形面网格。,2019/5/30,SPH求解器,复杂3D模型生成方法,第三步：填充光滑粒子。,2019/5/30,SPH求解器,复杂3D模型生成练习,拉格朗日 Part,SPH Part,2019/5/30,SPH求解器,速度边界条件的施加； 施加方式： 区域施加和清除； 交互式施加和清除。,SPH边界条件,通过X、Y和Z(3D)的最小和最大的坐标围成四边形或六面体(3D)区域来施加速度边界条件。,2019/5/30,SPH求解器,速度边界条件的施加； 施加方式： 区域施加和清除； 交互式

12、施加和清除。,选择速度边界条件； 创建多边形区域： Alt+鼠标左键选择点； Shift+鼠标左键删除点； Control+鼠标左键确定。,SPH边界条件,2019/5/30,SPH求解器,弹丸打击陶瓷装甲板,2019/5/30,SPH求解器,高 速 碰 撞,2019/5/30,SPH求解器,3D 高速碰撞,垂直,倾斜,2019/5/30,Expt. UDRI,SPH求解器,3D 高速碰撞,2019/5/30,SPH求解器,SPH (3D) 例子,2019/5/30,基础培训五,1、ALE求解器 2、SPH求解器 3、SPH与Lagrange作用,2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,SP

13、H 求解比拉格朗日代价高； SPH 模拟要求大小一样的粒子； SPH 与拉格朗日作用的求解方法：将模型中低速变形的区域才用拉格朗日求解器求解，高速区域采用SPH求解，这样求解的优点： 变形小的区域用拉格朗日求解准确； 求解速度快，采用变网格速度更快。 作用方式：连接和SPH与Lagrange接触。,2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,使用“Box”类型，通过“Edge packing ”方式。,SPH与拉格朗日连接,2D 和 3D,2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,All Simulations were run on a 600Mhz Pentium III PC under Windows 98,SPH与拉格朗日连接 (2D),2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,SPH与拉格朗日连接 (3D),2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,弹丸和陶瓷模型用 SPH； 背面铝板模型用拉格朗日； SPH/拉格朗日接触。,钢弹撞击靶板,SPH与拉格朗日接触 (3D),2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,SPH与拉格朗日、梁接触,子弹侵彻钢筋混凝土,2019/5/30,SPH与拉格朗日作用,材 料 切 割,Cutter Design #1,Cutter Design #2,2019/5/30,SPH与拉格朗日作用例子,