應用abaqus的SPH技術分析【彈體穿靶模型】以及教程

光滑質點動力學法(SPH)的離散化不使用單元,而是固定質量的可動點,即質點或節點。質量固定在質點的坐標系上,所以其基本上也是拉格朗日型。
從計算角度講,SPH是把物理量用有一定流動速度的運動質點集來描述,每個質點構成插值點,整個問題的解通過這些質點的規則插值函數來得到,守恒
方程用通量或質點內力來等效表達。由于其沒有網格畸變問題,所以能在朗格朗日格式下處理大變形問題以及結構斷裂破壞等問題。作為一類典型問題,
彈體穿靶模型常被用來測試SPH。
abaqus6.11新功能加入了這一技術,不過還不支持CAE操作,只能通過編輯inp文件來進行,多少為部分使用者造成一點麻煩,我個人也是習慣了界面操作
但為了測試這一功能,也抽了些時間做了個模型,該模型也參考了手冊上的類似模型,因為手冊上并沒有對如何編輯inp文件做過多說明,所以還是花了些
時間在這上面,期間遇到的問題主要有如下幾點,后面會逐一給予操作說明:
1:單元的轉換問題
2:接觸設置問題
3:同一物體不同區域(SPH區與非SPH區)的銜接問題。
如下是模型計算結果:
3.JPG


5.JPG

6.JPG

8.JPG

3.gif

1.gif

如下是彈體的速度與加速度變化曲線:
1.JPG

2.JPG

操作過程:
1:有限元網格準備,本模型的網格是在hm中導入,見附件的HM文件。

2:從hm導出的文件已在上面的文件包里面給出,這個inp文件將是我們后面編輯inp文件的主體文件,可以先保存為sph_input.inp,
然后,通過PYTHON腳本進行處理
需要注意的是,因為含有多個部分,所以 輸入命令改為abaqus python solidtosph.py -inp <inputFileName>
3:生成新的inp文件,打開這個inp文件會發現,里面的C3D8/C3D8R/C3D8I單元全被轉換為了PC3D單元,因為我在hm中對靶體的sph部分與
非sph部分以及彈體分別建立了單元集,所以這個新生成的inp文件里面會有3個PC3D單元集,將其中代表SPH區域的單元集復制過來,覆蓋
sph_input.inp中原為C3D8R單元集的SPH部分。
4:建立面集:首先將SPH區域基于單元集建立節點集,再基于節點集建立面,這個面用于后面與彈體的接觸以及與非sph區域的銜接,相應
命令行:*nset,nset=nplate,elset=sph(SPH區域單元集)
**
*surface,name=nodes,type=node
nplate
其次將非SPH區域基于單元集建立face,用來與SPH區域建立銜接。
第三,將彈體基于單元集建立face,用來定義與SPH區域的接觸。
5:建立接觸,將前面建立的SPH區域與非SPH區域的面,建立面面接觸,相應命令
*contact
*contact inclusions
nodes, project
*Contact Property Assignment
,,frict
6:建立SPH區域與非SPH區域的銜接,這個是靠“tie”來實現的,
*tie,name=plates,position tolerance=0.5,adjust=no
nodes,plate2
剩下的就是建立截面屬性(SPH的按默認的設置即可,也可以按照手冊上的介紹修改參數),材料,建立分析步,輸出選項等等,見:
說明:對直接建立PC3D單元,覺得也較簡單,我查看了一下轉換得到的PC3D單元,無非是原模型中SPH單元的節點號,一個PC3D單元對應一個節點號,將這個
節點號寫兩次,就是對應的PC3D單元。

例如:*ELEMENT,TYPE=PC3D,ELSET=sph
186, 186
187, 187
188, 188
。。。。。。。。
11084, 11084
11085, 11085
11086, 11086
11087, 11087
11088, 11088
這是轉換出來的SPH區域的單元,如下是原單元的節點:
186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 201
202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217
218, 219, 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233
234, 235, 236, 237, 238, 239, 240, 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, 249
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
11052, 11053, 11054, 11055, 11056, 11057, 11058, 11059, 11060, 11061, 11062, 11063, 11064, 11065, 11066, 11067
11068, 11069, 11070, 11071, 11072, 11073, 11074, 11075, 11076, 11077, 11078, 11079, 11080, 11081, 11082, 11083
11084, 11085, 11086, 11087, 11088
是不是都對上了?
知道了這個規律,手寫PC3D單元應該也不難。
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