關于共節點法爆炸模擬的討論
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ALE、Lagrange、Euler是數值模擬中處理連續體的廣泛應用的三種方法,這三種處理連續體的方法各有優長,現分述如下:
Lagrange方法多用于固體結構的應力應變分析,這種方法以物質坐標為基礎,其所描述的網格單元將以類似“雕刻”的方式劃分在用于分析的結構上,即是說采用Lagrange方法描述的網格和分析的結構是一體的,有限元節點即為物質點。采用這種方法時,分析結構的形狀的變化和有限單元網格的變化完全是一致的(因為有限元節點就為物質點),物質不會在單元與單元之間發生流動。這種方法主要的優點是能夠非常精確的描述結構邊界的運動,但當處理大變形問題時,由于算法本身特點的限制,將會出現嚴重的網格畸變現象,因此不利于計算的進行。
Euler方法以空間坐標為基礎,使用這種方法劃分的網格和所分析的物質結構是相互獨立的,網格在整個分析過程中始終保持最初的空間位置不動,有限元節點即為空間點,其所在空間的位里在整個分析過程始終是不變的。很顯然由于算法自身的特點,網格的大小形狀和空間位置不變,因此在整個數值模擬過程中,各個迭代過程中計算數值的精度是不變的。但這種方法在物質邊界的捕捉上是困難的。多用于流體的分析中。使用這種方法時網格與網格之間物質是可以流動的。
ALE方法最初出現于數值模擬流體動力學問題的有限差分方法中。這種方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特長,即首先在結構邊界運動的處理上它引進了Larange方法的特點,因此能夠有效的跟蹤物質結構邊界的運動;其次在內部網格的劃分上,它吸收了Euler的長處,即是使內部網格單元獨立于物質實體而存在,但它又不完全和Euler網格相同,網格可以根據定義的參數在求解過程中適當調整位置,使得網格不致出現嚴重的畸變。這種方法在分析大變形問題時是非常有利的。使用這種方法時網格與網格之間物質也是可以流動的。
上面圖中混凝土均采用Lag算法,炸藥依次采用Lag、Euler和ALE算法,注意觀察炸藥和混凝土網格的變化,相信會對這三種算法算法有更深的感悟,注意采用ALE算法時,由于視角文體,圖中給出的看不到邊界的運動,換個視角可以看到"
下附K文件,更改算法即可
另外,不建議不同的算法采用共節點,為了對比說明幾種算法的不同,模擬中采用了不同的算法共節點,所以會有以下警告
*** Warning 302 (KEY+302)
CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 1
The default hourglass properties of the following
ALE part are being modified to avoid unnecessary
application of hourglass forces.
Resetting coefficient qm=1.0e-6.
PART ID 1 with
MATERIAL ID 1 and
EOS ID 1
This is PART 1 in the order of input
*** Warning 302 (KEY+302)
CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 2
The default hourglass properties of the following
ALE part are being modified to avoid unnecessary
application of hourglass forces.
Resetting coefficient qm=1.0e-6
PART ID 2 with
MATERIAL ID 2 and
EOS ID 22
This is PART 2 in the order of input
*** Warning 5123 (SOL+123)
There are 2107 nodes shared by ALE eleform 11/12
and other Non_ALE eleforms.
由于圖較大,采取了分段壓縮,可以下載查看。從圖中可以看出,后來的網格網格變形很大,到68us時,出現了速度無窮大的現象,因此也說明了LAG算法和共節點不適合大變形的模擬。
Lagrange方法多用于固體結構的應力應變分析,這種方法以物質坐標為基礎,其所描述的網格單元將以類似“雕刻”的方式劃分在用于分析的結構上,即是說采用Lagrange方法描述的網格和分析的結構是一體的,有限元節點即為物質點。采用這種方法時,分析結構的形狀的變化和有限單元網格的變化完全是一致的(因為有限元節點就為物質點),物質不會在單元與單元之間發生流動。這種方法主要的優點是能夠非常精確的描述結構邊界的運動,但當處理大變形問題時,由于算法本身特點的限制,將會出現嚴重的網格畸變現象,因此不利于計算的進行。
Euler方法以空間坐標為基礎,使用這種方法劃分的網格和所分析的物質結構是相互獨立的,網格在整個分析過程中始終保持最初的空間位置不動,有限元節點即為空間點,其所在空間的位里在整個分析過程始終是不變的。很顯然由于算法自身的特點,網格的大小形狀和空間位置不變,因此在整個數值模擬過程中,各個迭代過程中計算數值的精度是不變的。但這種方法在物質邊界的捕捉上是困難的。多用于流體的分析中。使用這種方法時網格與網格之間物質是可以流動的。
ALE方法最初出現于數值模擬流體動力學問題的有限差分方法中。這種方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特長,即首先在結構邊界運動的處理上它引進了Larange方法的特點,因此能夠有效的跟蹤物質結構邊界的運動;其次在內部網格的劃分上,它吸收了Euler的長處,即是使內部網格單元獨立于物質實體而存在,但它又不完全和Euler網格相同,網格可以根據定義的參數在求解過程中適當調整位置,使得網格不致出現嚴重的畸變。這種方法在分析大變形問題時是非常有利的。使用這種方法時網格與網格之間物質也是可以流動的。
上面圖中混凝土均采用Lag算法,炸藥依次采用Lag、Euler和ALE算法,注意觀察炸藥和混凝土網格的變化,相信會對這三種算法算法有更深的感悟,注意采用ALE算法時,由于視角文體,圖中給出的看不到邊界的運動,換個視角可以看到"
下附K文件,更改算法即可
另外,不建議不同的算法采用共節點,為了對比說明幾種算法的不同,模擬中采用了不同的算法共節點,所以會有以下警告
*** Warning 302 (KEY+302)
CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 1
The default hourglass properties of the following
ALE part are being modified to avoid unnecessary
application of hourglass forces.
Resetting coefficient qm=1.0e-6.
PART ID 1 with
MATERIAL ID 1 and
EOS ID 1
This is PART 1 in the order of input
*** Warning 302 (KEY+302)
CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 2
The default hourglass properties of the following
ALE part are being modified to avoid unnecessary
application of hourglass forces.
Resetting coefficient qm=1.0e-6
PART ID 2 with
MATERIAL ID 2 and
EOS ID 22
This is PART 2 in the order of input
*** Warning 5123 (SOL+123)
There are 2107 nodes shared by ALE eleform 11/12
and other Non_ALE eleforms.
由于圖較大,采取了分段壓縮,可以下載查看。從圖中可以看出,后來的網格網格變形很大,到68us時,出現了速度無窮大的現象,因此也說明了LAG算法和共節點不適合大變形的模擬。
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