無反射的案例
關(guān)于LS-DYNA無反射邊界條件的小討論
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無論是教材還是各大論壇中對無反射邊界條件的使用情況存在爭議，為解決此問題，通過建立有限元模型探究不同邊界條件值情況下無反射邊界的使用效果。得出如下結(jié)論：
1）無反射邊界條件值100情況下能取得理想的效果；2）無反射邊界條件值取為101或10時，能取得一定效果，但效果不甚理想；3）無反射邊界條件值111與自由邊界條件下的使用效果無區(qū)別。
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無反射邊界條件和負(fù)體積問題
本人在做磨料射流切割巖石的仿真過程中，對巖石四周施加了無反射邊界條件。
數(shù)值模型計(jì)算過程中，總是提示巖石單元出現(xiàn)負(fù)體積，造成數(shù)值模型無法計(jì)算。
如果去除無反射邊界條件且正常計(jì)算。后處理中查看產(chǎn)生負(fù)體積的巖石單元并未出現(xiàn)大變形。
嘗試過提高巖石單元的硬化程度，修改時間步長，加密或放大網(wǎng)格尺寸，控制沙漏等操作均為解決上述問題。
請問各位經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)友指點(diǎn)一下，不勝感激。
LS-DYNA二維分析計(jì)算中無反射邊界（BOUNDARY_NON_REFLECTING_2D）報錯的解決方案
最近在使用LS-DYNA進(jìn)行二維軸對稱分析時候，遇到無反射邊界報錯的問題，一個簡單的算例如下，二維軸對稱分析空氣爆炸，在邊界處施加無反射邊界，通過關(guān)鍵字*BOUNDARY_NON_REFLECTING_2D 添加。
圖 1 算例簡介
提交計(jì)算后報錯：
The node set of *BOUNDARY_NON_REFLECTING_2D 1 has 2 non-consecutive nodes：2 49
圖 2 報錯提示
二、報錯分析
錯誤提示直指關(guān)鍵字的*BOUNDARY_NON_REFLECTING_2D中Node_set中節(jié)點(diǎn)不連續(xù)，翻看了關(guān)鍵字手冊中的規(guī)定：在二維模型中定義透射邊界節(jié)點(diǎn)集(node set)時，需要沿邊界逆時針方向連續(xù)定義節(jié)點(diǎn)編號。
圖 3 關(guān)鍵字手冊中關(guān)于2D透射邊界node set 定義的要求
檢查關(guān)鍵字后發(fā)現(xiàn)，出錯的關(guān)鍵字文件中node set中的節(jié)點(diǎn)編號果然不是連續(xù)的，詭異的在中間部分?jǐn)嚅_了，且把模型節(jié)點(diǎn)后半截按照逆時針排序放在關(guān)鍵字的前面，模型節(jié)點(diǎn)前半截按照順時針排序放在關(guān)鍵字的后面。
圖 4 報錯關(guān)鍵字的節(jié)點(diǎn)集定義
圖 5 模型底邊的節(jié)點(diǎn)號
三、解決方案
嘗試后發(fā)現(xiàn)問題是出在定義節(jié)點(diǎn)集的方式上，初始關(guān)鍵字中定義節(jié)點(diǎn)集，選擇節(jié)點(diǎn)是通過ByEdge的方式選取添加的，導(dǎo)致了節(jié)點(diǎn)排序的不規(guī)則，當(dāng)調(diào)整后選用ByPath后，成功獲得了正確排序的節(jié)點(diǎn)編號，程序正確運(yùn)行，Nice!
展開 FLUENT不收斂案例及解決方法
圖5 壓力波動最劇烈的點(diǎn)
嘗試對出口的邊界條件進(jìn)行修改，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用“無反射”選項(xiàng)（Non-Reflecting Boundary，圖6）的時候，不收斂的問題就得以解決（圖7）。
圖6 “無反射”選項(xiàng)。由于參考壓力設(shè)為101325Pa，所以表壓（Gauge Pressure）是0。
圖7 非定常計(jì)算的殘差曲線。
時間步長設(shè)為3×10-6秒。出口邊界使用“無反射”選項(xiàng)。圖中顯示了約25個時間步的殘差曲線?？梢钥闯觯诿恳粋€時間步內(nèi)，殘差都能降低到默認(rèn)的收斂標(biāo)準(zhǔn)以下。
究其原因，在這個算例中出口邊界已經(jīng)達(dá)到了壅塞狀態(tài)，這可以從馬赫數(shù)云圖上看出來（圖8）。從圖中可以看出，出口附近有馬赫數(shù)超過1的局部超音速區(qū)域。馬赫波在出口邊界的反射導(dǎo)致了出口截面的參數(shù)不斷振蕩，不能收斂。這種反射是邊界條件的數(shù)學(xué)處理造成的——因?yàn)槲覀儚?qiáng)制地讓出口截面的壓力等于指定的數(shù)值，而這是不符合物理事實(shí)的?！?em>無反射”的具體處理方法涉及特征線理論，這里不予以敘述，有興趣的讀者可以看計(jì)算流體力學(xué)原理方面的資料（例如[1]；以及FLUENT的User's Guide中的“General Non-Reflecting Boundary Conditions”這一節(jié)）。
圖8 馬赫數(shù)云圖
如果計(jì)算域的出口沒有局部超音速區(qū)域，就不必將出口邊界設(shè)置為無反射的了。計(jì)算實(shí)踐表明，這時不將出口設(shè)成無反射的也是可以收斂的。
來源：流體那些事兒（ID：happyfluid）轉(zhuǎn)載分享
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FRED案例展示：對3片反射鏡5倍無焦望遠(yuǎn)鏡建模仿真
Smith在McGraw-Hill出版的《現(xiàn)代鏡頭設(shè)計(jì)：資源手冊》中提供的數(shù)據(jù)來建模一個三反射鏡5倍率望遠(yuǎn)鏡。
在該模型的設(shè)置中使用了一個腳本來追跡系統(tǒng)光軸上的“中心光線”，并打印出光線照射在表面時的垂直位置。這種設(shè)置使用戶能夠快速確定系統(tǒng)中第二個和第三個反射鏡所需的垂直位置和孔徑大小。模型設(shè)置完成后，使用分析表面在像平面上計(jì)算位置點(diǎn)圖來檢查系統(tǒng)的性能。
此處，厚度參數(shù)定義為沿著圖中實(shí)線所示的共同光軸，相鄰鏡面頂點(diǎn)之間的距離。具體如下圖所示。
“sa”參數(shù)定義了每個反射鏡從拋物線原點(diǎn)到反射鏡最外側(cè)部分的垂直距離。如下圖所示。
①添加第一個反射鏡
這些離軸反射鏡并不是FRED中的“標(biāo)準(zhǔn)反射鏡對象”，因此需要用自定義元件和自定義表面來定義。
為了定義一個拋物面形狀，表面類型需要設(shè)置為“Conicoid”，并根據(jù)數(shù)據(jù)指定曲率半徑和圓錐常數(shù)。
反射鏡表面的大小和形狀在“Aperture ”標(biāo)簽頁定義。數(shù)據(jù)定義了32mm的垂直偏心，因此Y中心值為32mm。
（此時不妨停下來閱讀一篇相關(guān)文章：如何定義離軸拋物面。）
“sa”值被規(guī)定為44mm，意味著在y和x方向上的半孔徑值為12。定義孔徑的Z方向的值被選擇得足夠大，以避免在水平方向上裁剪反射鏡。
第一個反射鏡的位置被定義為距光源（假設(shè)已創(chuàng)建）水平方向43.84毫米，并且在y值為32毫米下方居中。
新表面的默認(rèn)涂層和光線追跡控制分別為“Absorb”和“Halt All”。為了表示反射鏡，顯然需要在表面的“Coating/Raytrace Control”控制標(biāo)簽頁將這些改為“Reflect”和“Reflect Specular”。
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Smith在McGraw-Hill出版的《現(xiàn)代鏡頭設(shè)計(jì)：資源手冊》中提供的數(shù)據(jù)來建模一個三反射鏡5倍率望遠(yuǎn)鏡。
在該模型的設(shè)置中使用了一個腳本來追跡系統(tǒng)光軸上的“中心光線”，并打印出光線照射在表面時的垂直位置。這種設(shè)置使用戶能夠快速確定系統(tǒng)中第二個和第三個反射鏡所需的垂直位置和孔徑大小。模型設(shè)置完成后，使用分析表面在像平面上計(jì)算位置點(diǎn)圖來檢查系統(tǒng)的性能。
此處，厚度參數(shù)定義為沿著圖中實(shí)線所示的共同光軸，相鄰鏡面頂點(diǎn)之間的距離。具體如下圖所示。
“sa”參數(shù)定義了每個反射鏡從拋物線原點(diǎn)到反射鏡最外側(cè)部分的垂直距離。如下圖所示。
①添加第一個反射鏡
這些離軸反射鏡并不是FRED中的“標(biāo)準(zhǔn)反射鏡對象”，因此需要用自定義元件和自定義表面來定義。
為了定義一個拋物面形狀，表面類型需要設(shè)置為“Conicoid”，并根據(jù)數(shù)據(jù)指定曲率半徑和圓錐常數(shù)。
反射鏡表面的大小和形狀在“Aperture ”標(biāo)簽頁定義。數(shù)據(jù)定義了32mm的垂直偏心，因此Y中心值為32mm。
（此時不妨停下來閱讀一篇相關(guān)文章：如何定義離軸拋物面。）
“sa”值被規(guī)定為44mm，意味著在y和x方向上的半孔徑值為12。定義孔徑的Z方向的值被選擇得足夠大，以避免在水平方向上裁剪反射鏡。
第一個反射鏡的位置被定義為距光源（假設(shè)已創(chuàng)建）水平方向43.84毫米，并且在y值為32毫米下方居中。
新表面的默認(rèn)涂層和光線追跡控制分別為“Absorb”和“Halt All”。為了表示反射鏡，顯然需要在表面的“Coating/Raytrace Control”控制標(biāo)簽頁將這些改為“Reflect”和“Reflect Specular”。
展開 你不知道的CAE小常識（二十七）
此外，使用TG中無反射邊界的NR命令，輸出為：
*BOUNDARY_NON_REFLECTING
1，0，0
所以，無反射邊界就是
*BOUNDARY_NON_REFLECTING
1，0，0
彈丸侵徹碳化硅陶瓷/纖維復(fù)合材料靶板，對稱模型、復(fù)合材料鋪層、材料方向、粘結(jié)接觸、無反射邊界設(shè)置 ￥9.9
使用LS-Dyna進(jìn)行爆破仿真分析 附LS-DYNA使用指南中文版本下載
八、添加邊界條件
如插秧機(jī)案例所述，要模擬無限元的邊界，必將定義無反射邊界條件。
無反射邊界條件
，添加6個面為無反射邊界條件
九、定義接觸
在模型中，存在基于Lagrange算法的實(shí)體單元與基于ALE算法的實(shí)體單元的接觸，因此需要定義流固耦合關(guān)鍵字。注意正確選擇主從關(guān)系，ALE為主，Lagrange為從。
1、巖石的接觸
2、空氣與巖石的接觸（
同上 ）
3、空氣與建筑層的接觸（同上）
十、添加多物質(zhì)運(yùn)動
本模型中存在三種流體物質(zhì)：空氣、，分別如下圖所示添加即可
十一、輸出關(guān)鍵字定義
十二、求解結(jié)果展示
巖石層的形變
空氣密度
建筑層位移 建筑層應(yīng)力
下載地址：LS-DYNA使用指南中文版本
展開 Ls-Dyna對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗爆模擬
第六步，設(shè)置無反射邊界條件
1. 設(shè)置*SET_SEGMENT關(guān)鍵字，注意添加*SET_SEGMENT關(guān)鍵字前，將Boundary.k文件置于當(dāng)前，設(shè)置步驟如圖11。
2. 添加無反射邊界條件關(guān)鍵字*BOUNDARY_NON_REFLECTING。
3. 修改無反射邊界條件關(guān)鍵字*BOUNDARY_NON_REFLECTING，操作步驟如圖12。
第七步，設(shè)置起爆點(diǎn)
1. 添加起爆點(diǎn)關(guān)鍵字*INITIAL_DETONATION，注意添加*SET_SEGMENT關(guān)鍵字前，將BlastPoint.k文件置于當(dāng)前。
2. 修起起爆點(diǎn)關(guān)鍵字*INITIAL_DETONATION，操作步驟如圖13。
第八步，施加構(gòu)件約束，操作步驟如圖14。
第九步，導(dǎo)出k文件，操作步驟如圖15，提交到Ls-Dyna求解器進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算結(jié)果：
計(jì)算文件請?zhí)砑觪群（cae技術(shù)聊）：551922835獲取
鋼筋混凝土網(wǎng)格處理見博主課程：基于HyperMesh工具的鋼筋混凝土網(wǎng)格處理方法
展開 Dyna求解的工程爆破模擬—鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆
11.添加無反射邊界條件
（1）單擊BounCond按鈕；
（2）勾選無反射邊界條件標(biāo)簽；
（3）單擊Update按鈕；
（4）單擊Pick按鈕；
（5）在介質(zhì)網(wǎng)格的6個面上各選1個節(jié)點(diǎn)；
（6）通過byface把6個面上的節(jié)點(diǎn)全部選上；
（7）單擊proceed確定節(jié)點(diǎn)選擇；
（8）單擊Add按鈕，完成無反射邊界條件添加；
（9）單擊Back按鈕，返回插件主界面。
12.導(dǎo)出模型
（1）單擊MATPath按鈕；
（2）單擊Export按鈕，完成模型導(dǎo)出。
13.介質(zhì)及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
（1）清空HyperMesh模型；
（2）導(dǎo)入MAIN.k文件；
（3）介質(zhì)匹配材料模型；
（4）介質(zhì)匹配ALE單元屬性；
（5）介質(zhì)匹配狀態(tài)方程；
（6）炸藥匹配材料模型；
（7）炸藥匹配ALE單元屬性；
（8）炸藥匹配狀態(tài)方程；
（10）導(dǎo)出設(shè)置結(jié)束模型。
14.提交計(jì)算
我們應(yīng)用TCE工具提供的調(diào)用Dyna求解器功能，提交計(jì)算文件。求解器功能如何生成到HyperMesh界面上，接下來的文章會進(jìn)行介紹，我們這里只使用。TCE插件請進(jìn)群：551922835獲取。
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Dyna求解的工程爆破模擬-隧道爆破開挖
12.添加無反射邊界條件
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“11.添加無反射邊界條件”。
13.導(dǎo)出模型
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“12.導(dǎo)出模型”。
14.空氣及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“13.介質(zhì)及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性”。
15.提交計(jì)算
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“14.提交計(jì)算”。
展開 lsdyna-ALE方法實(shí)現(xiàn)移動射流破巖 ￥200
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</div><p>2.材料</p><p>水和空氣采用9#號材料，土體采用5#號材料，并搭配add erosion,失效準(zhǔn)則用最大主應(yīng)力失效</p><p>3.材料截面</p><p>均采用section_solid，土體單元算法用1，其他用11</p><p>4.狀態(tài)方程</p><p>水用EOS_gruneisen，空氣采用Eos_linear polynomal</p><p>5.定義水沿噴嘴邊界流動條件</p><p>Ale_esential boundary關(guān)鍵字，節(jié)點(diǎn)集合選擇噴嘴流域的外側(cè)單元</p><p>6.設(shè)定Ale多物質(zhì)組</p><p>Ale_multi_material group,設(shè)定3個，入射源一個，噴嘴一個，水域一個</p><p>7.土體固定邊界條件和無反射邊界</p><p>Boundry_spc_set,對巖石底面進(jìn)行固定，Boundry_nonreflecting施加土體側(cè)面無反射邊界</p><p>8.流固耦合關(guān)鍵字設(shè)定</p><p>Constrained_lagrange_in_solid</p><p>建立set_part集合，選擇入射源、噴嘴和水域3個體作為主面，從面選擇土體，最小體積分?jǐn)?shù)用0.165防止泄露，并把ILEAK設(shè)為2</p><p>CTYPE選擇帶侵蝕效果的5</p><p>9.定義入射速度</p><p>Initial_velocity_genetation</p><p>體選擇入射源，入射速度0.04cm/us即400m/s</p><p>
展開 《線性聲學(xué)基本現(xiàn)象》Chapter 10-第十章：管道聲學(xué)
由于右導(dǎo)管半無限長即無反射邊界條件，故右導(dǎo)管中的波是純粹的傳播。消逝模態(tài)僅在橫截面變化的附近可見。參數(shù)值：a = 0.1，b = 0.1，f = 400，N = 1000，= 1。
圖10. 19：突變橫截面附近的水平速度分布：全局視圖（上圖）和橫截面突變處放大圖（下圖）。零速度條件被考慮，但是在y = -b和y = b處的速度不連續(xù)性引起了吉布斯現(xiàn)象：Ua的傅里葉級數(shù)在這些點(diǎn)處是不收斂的。參數(shù)值：a = 0.1，b = 0.1，f = 400，N = 1,000，= 1。
【7】我們包括對稱和反對稱模態(tài)，盡管后者在所選擇的上下文中是零幅值的。
10.7 抗性消聲器與阻性消聲器
本章介紹的理論適用于消聲器，尤其適用于機(jī)動車排氣管路系統(tǒng)的部件。消聲器(silencer)被描述為作用于進(jìn)、出口之間聲音傳遞的一種過濾器。消聲器的目的是通過最大化傳遞損失(TL)來限制聲強(qiáng)的傳遞。未傳遞出的那部分入射聲強(qiáng)被反射回聲源。這樣的消聲器是純抗性的：沒有能量耗散。
在實(shí)踐中，消聲器通常將這種抗性行為與阻性機(jī)制聯(lián)系起來。消聲器的某些空腔填充有多孔材料，聲場在其中損失部分能量。不同的腔通常通過穿孔壁連接，這提供了額外的耗散源。
展開 隧道不同掏槽爆破的動力響應(yīng)分析
圍巖四周采用無反射邊界條件。
仿真設(shè)計(jì)過程簡述
利用hypermesh導(dǎo)入幾何文件——定義相關(guān)部件材料屬性以及單元算法——對各個部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分——定義流體和固體之間的耦合作用——定義六個炸藥的起爆時間以及位置——定義控制控制輸出等——調(diào)試模型——提交計(jì)算——獲取每個爆破作用下人工防護(hù)道的振動數(shù)據(jù)文件——獲得振動最小的爆破方式
仿真設(shè)計(jì)過程詳解
1.在hypermpesh14.0中導(dǎo)入幾何模型
2. 對模型進(jìn)行切分，模型中三種材料均采用Soild164單元劃分，其中圍巖采用Lagrange單元算法，空氣和炸藥采用ale單元算法。單元總數(shù)為1129660，圍巖單元數(shù)為953660，空氣單元數(shù)為175712個，炸藥單元數(shù)為288個，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為1158187個，單元基本尺寸為0.2m，炸藥處的單元尺寸為0.005m。
3. 定義材料屬性和單元算法，其中圍巖采用Lagrange單元算法，空氣和炸藥采用ale單元算法
4. 通過*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP定義多物質(zhì)ale單元，使得ale單元之間能夠相互作用
5. lag和ale單元采用共節(jié)點(diǎn)的形式，使得兩者之間能夠相互作用
5. 對圍巖四周采用無反射邊界條件，用來避免反射波對結(jié)果的影響。
6. 通過*CONTROL_ALE來控制流固耦合時的相關(guān)設(shè)置，通過*CONTROL_TERNIMITION設(shè)定求解時間為0.03s
7.
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