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Abaqus中的ALE 自适应网格技术

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3年前浏览4291

ALE 自适应网格主要用于 Abaqus/Explicit 的大变形分析,以及 Abaqus/Standard 中的声畴(acoustic domain)、冲蚀(ablation)和磨损问题。在 Abaqus/Standard 的大变形分析中,尽管也可以设定 ALE 自适应网格,但不会起到明显的作用


虽然在 Abaqus/Standard 和 Abaqus/Explicit 分析中都可以定义 ALE 自适应网格,而且定义的界面相似,但是二者的功能却有很大的差异(见表1)。

表1  ALE 自适应网格在不同求解器中的比较


Abaqus/Standard 求解器
Abaqus/Explicit 求解器
适用范围
声畴、冲蚀和磨损问题
大变形问题
分析问题
拉格朗日类型问题或冲蚀、磨损问题
拉格朗日类型问题和欧拉问题
分析步
类型
几何非线性静力分析、稳态传输分析、耦合的孔隙流体-应力分析、耦合的温度-位移场分析
大变形的瞬态分析(碰撞问题、穿透问题、锻造问题);稳态过程分析(挤压问题、轧制问题);显式动力学分析(绝热分析)和完全耦合的热-应力分析
平滑算法
原始构型投影法(original configuration projection)、体积法(volume smoothing)
体积法(volume smoothing)、拉普拉斯法(Laplacian smoothing)、等势法(equipotential smoothing)
诊断信息
不提供诊断信息功能
提供诊断信息功能
功能
功能相对较弱,使用过程中有很多限制条件
功能强大,应用广泛
单元类型
声学单元和部分实体单元
一阶减缩积分实体单元
分析信息
分析过程中与自适应网格相关的信息都写入 MSG 文件
非线性
自适应网格必须用于考虑几何非线性的分析步中

 使用 ALE 自适应网格时,还需要注意下列问题:

1)在 Abaqus/Explicit 中分析超弹性材料和泡沫材料时,最好采用增强沙漏控制(enhanced hourglass control)的方法控制单元的变形,而不要采用 ALE 自适应网格。

2)在 INP 文件中,可以使用下面的关键词定义多个 ALE 自适应网格区域:

 *ADAPTIVE MESH, ELSET = elset_name

但是,在 Abaqus/CAE 中,每个分析步只能定义一个 ALE 自适应网格区域。

 对应的Abaqus/CAE操作:Step 功能模块,菜单 Other → ALE Adaptive Mesh Domain → Edit,设置各项参数(如图1所示)。如果在某个分析步中不希望定义自适应网格区域,则选中 No ALE adaptive mesh domain for this step 。

图片

图1  设置自适应网格参数

3)不使用 ALE 自适应网格时,在分析过程中单元网格会跟随材料一起运动,每个节点和每个单元的输出变量都与材料点一一对应,在 Visualization 功能模块中看到的单元变形和材料运动情况就是真实解。

使用 ALE 自适应网格时,随着单元变形的增加,Abaqus 求解器将逐渐更新节点和单元的位置,以避免单元过度变形,同时求解变量也将从旧的单元网格变换到新的单元网格中。此时网格的位置和材料点的位置不再保持一致,在 Visualization 功能模块中查看计算结果时,应注意这一问题。


理论科普代码&命令网格处理Abaqus
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首次发布时间:2021-05-23
最近编辑:3年前
力学与Abaqus仿真
博士 | 副教授 达成所愿 索见未来 助力科技 实现...
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