一、Abaqus粒子生成器的作用

Abaqus粒子生成器可以模擬生成大量的粒子顆粒，比如：機械噴丸，沙漏等。對于機械噴丸來講，以往文獻和科研論文更多的是模擬1個顆粒沖擊工件，然而，這并不符合現實，現實中，機械噴丸是通過噴丸機實現的，其可采用多個噴槍設計，噴槍設置位置不同，噴砂上下擺動，噴槍360度可調，保證產品表面均勻噴砂，無死角。

隨著Abaqus不斷的升級和完善，Abaqus 2016版開始支持粒子生成器，可以生成離散粒子單元（單元類型為PD3D）。

二、Abaqus粒子生成器的使用方法

目前，Abaqus只能通過編輯inp文件來實現粒子：

1.    先使用CAE文件編輯模型，包括一個面，工件和一個密封殼體（密封殼體是為了約束粒子顆粒，顆粒只能在殼體內），還有2個振幅，然后，建立job，Write Input生成inp文件；

注意：生成粒子的面需定義密度：

*Surface Section, elset=Set-1, density=2.5e-08

另外，該面的網格密度不能太小，否則出不來粒子，參考網格尺寸和粒子直徑近似。

2.    編輯inp文件

1)      在inp的part模塊，添加以下文字

下面文字需定義在面part里面，用于定義粒子生成器的名稱、粒子數目、粒子集。

*PARTICLE GENERATOR, NAME=a, TYPE=PD3D, MaximumNumberofParticles=b

*PARTICLE GENERATOR INLET, SURFACE=c

*particle generator mixture

d

a-   粒子生成器的名稱

b-   最大粒子數目

c-   粒子生成面

d-   粒子集，這是一個集合

**

*DISCRETE SECTION, ELSET=d, shape=sphere, density=2.1E-9, alpha=1.0

PDF_gen_SET1

*Discrete Elasticity

2.0E+6, 0.25

**

*PROBABILITY DENSITY FUNCTION, NAME=PDF_gen_SET1, TYPE=discrete

0.6, 1.0

Alpha-α阻尼，一般小于0.1

參考：有限元分析丨阻尼 - 知乎 (zhihu.com)

PDF_gen_SET1- probability density function粒子的概率密度

discrete- Abaqus有以下幾種分布，Uniform（均勻分布）/Normal（正態分布）/Log-normal（對數正態分布）/Piecewise linear（分段線性分布）/Discrete（離散分布）/Truncated（階段正態分布）

參考：Abaqus DEM進階技術，指定顆粒級配 (qq.com)

在這里，定義形狀為球（sphere），然后定義密度和α阻尼，以及其彈性模量和泊松比。

2)      在Assembly模塊，添加以下文字

*SURFACE, TYPE=ELEMENT, NAME=e

d

e-定義所有粒子的面，方便下面定義接觸。

3)      在Step模塊，添加以下文字

*PARTICLE GENERATOR FLOW, GENERATOR=Part-outer-1.c

totalflow, MassFlow

Part-outer-1.c- Part-outer-1是粒子生成面模塊，c是粒子生成面

Totalflow-流速，用于設定粒子的速度

MassFlow-質量密度，用于設定粒子的密度

注意：step的增量模式為element by element

*Dynamic, Explicit, element by element

4)      在Interaction模塊，添加以下文字

*Contact Inclusions

Part-outer-1. c, Part-outer-1. c

Part-3-1.Surf-in, Part-outer-1. c

Part-outer-1. c,Surf-plate

*Contact Property Assignment

,Part-outer-1. c, P-Hertz

,Part-3-1.Surf-in, P

,Surf-plate, P

這是直徑為1種的噴丸效果

這是直徑為2種的噴丸效果

 

下面付費內容是Abaqus 粒子生成器的前后inp文件，方便對比更改前和更改后的內容。還有不同粒子分布方式的案例