CEL分析的案例
Abaqus CEL方法在流固耦合和大變形分析中的應用
課程內容
認識Abaqus中的歐拉分析和CEL方法，了解CEL技術在流固耦合和結構大變形分析中的應用和高級技巧，CEL油箱晃動案例。
課程概覽
1.Abaqus中的歐拉分析和CEL方法
2.CEL流固耦合應用
3.CEL結構大變形分析應用
4.歐拉邊界條件
5.CEL高級應用
6.CEL分析的的適用性
案例講解
CEL在油箱晃動問題中的應用
課程對象
流固耦合分析、結構仿真工程師，CAE相關專業高校學生
培訓時長
2小時
培訓時間
4月9日19：30
主講講師簡介
USim
資深CAE工程師，具有7年工作經驗，擅于結構分析、流固耦合、毀傷分析等領域。
費用：免費
點擊圖片或點擊報名鏈接報名：http://www.yqgqt.org.cn/live/10721
展開 歐拉分析或CEL分析之案例二
文檔中相關文件【dam_deflection_cel.py】【dam_deflection_cel.inp】
CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性
對同一個模型來講，通常，拉格朗日建模方式計算更加準確，計算效率更高，因為所有的幾何體都采用拉格朗日單元類型，而CEL建模方式的計算更加耗時，且產生的文件更大，一個直接的原因是流體或大變形幾何體是歐拉體模型，采用歐拉單元建模，而歐拉單元的數量要明顯多于相應的拉格朗日模型的單元數量。
但是，如果模型要經歷極大變形，那么這兩種建模方式的優劣就要好好評價一下了。在大變形分析中，拉格朗日模型容易發生網格畸變，網格畸變區的計算結果準確性將會大打折扣，產生不可信的結果甚至計算中斷得不到結果；而CEL模型在犧牲一定的幾何模型精度和結果準確性的前提下，計算會非常穩定，網格不會發生畸變，相較于拉格朗日的網格畸變區反而會得到更加合理的計算結果。所以，在選擇建模分析方式時，尤其是大變形分析，兩種方法孰優孰劣，需要結合一定的經驗和以往案例，選擇折中處理或者兩種都用以綜合衡量。
本篇案例是一個鉚接案例，如下面的示意圖所示。 ? 具體的模型長下面這樣：左邊是中央截面圖，右面是實物圖，上下兩部分是沖模，張揚帶孔圓盤是固定模板，上下兩部分沖模同時施力以使鉚釘達到最終的變形。 ? 這個過程很明顯是一個極限大變形過程，我們可能關心這個過程中的三個問題：
1、 鉚釘在成型過程中的變形是否適當？
2、 成型后，鉚釘是否有足夠的力量保持材料的連接？
3、 成型過程工具的壓力是否足夠？
那么這三個關心的問題我們可以考察分析鉚釘的變形位移、成型后的等效塑性變形和成型過程中的沖模受力等變量，去評估我們關心的問題從而做出一些結論或改進。 本案例不再進行step by step的演示，各位小伙伴可以自行練習。下面來具體看一下分析模型和相關結果。 ?
左邊是拉格朗日建模，右邊是CEL建模。兩種建模方式中，接觸全部采用無摩擦通用接觸。
展開 基于ABAQUS-CEL技術的水輪分析 ￥5
傳統有限元的拉格朗日分析（Lagrangian analysis），材料屬性與網格節點相關聯，材料伴隨著網格 變形而發生形變，當解決極端變形的情況時，會由于單元的變形扭曲而失去原有的精度。
歐拉分析（Eulerian analysis）方法，其網格節點空間固定，材料不隨單元變形而是在單元間流動，可有效地解決極端變形以及包含流體流動的問題，所以諸如液體晃動、氣體流動、穿透問題等均可通過歐拉分析有效處理。
歐拉分析雖然可有效處 理流體流動分析，但在捕捉結構流固交界面上存在一定困難。 此時，可應用耦合歐拉-拉格朗日分析（CEL）功能進行求解。
本案例模擬水箱中水輪葉片轉動帶動水運動的過程，采用顯示動力學CEL（Coupled Eulerian-Lagrangian）方法進行流—固耦合分析。
有限元建模主要過程：
1. Part和Assembly模塊
建立以下三個Part，并對三個Part實例進行裝配。
reference：3D- Deformable-Solid類型
shuilun：3D- Deformable-Shell類型
water：3D-Eulerian類型
2. Property模塊
創建兩種材料steel和water，分別賦予shuilun（截面類型為Shell，Homogeneous）和water（截面類型為Eulerian）部件。其中，水介質流動視為近似不可壓縮的、粘性層流流動。采用線性Us -Up Hugoniot形式的Mie-Grüneisen狀態方程描述水介質的體積響應。
3.
展開 
模型分享011——水下爆炸沖擊仿真 ￥29.9
如圖所示，建立了水下爆炸的幾何模型，模型整體采用CEL方法建立歐拉區域，共分為空氣、水體和炸藥三部分，空氣和水體的材料屬性中分別對密度、Eos狀態方程和粘度進行定義，密度和粘度參數大家可以直接在網上檢索到，在此就不進行介紹了。以下參數僅供參考，狀態方程中空氣波速和水體波速c0分別設置為340和1483（單位制：m，下同）。對于炸藥的參數，以TNT炸藥的參數進行簡單設置，材料需要定義JWL類型的EOS狀態方程，TNT的密度為1583，爆炸波速為6930，A為438440000000，B為4445000000，omega為0.35，R1為4.15，R2為0.9，爆炸點根據實際的位置進行設置。材料屬性設置好之后，創建截面屬性時，需要將歐拉截面同時分配空氣、水和炸藥三種材料。
將模型倒入裝配后，在Step模塊中對分析類型進行設置，進行Explicit顯示動力學（CEL分析只能用顯示動力學）分析，分析時間為50s。在場輸出中設置畫面為100幀的動畫，場輸出變量與歷史輸出變量默認，此外場輸出變量的默認輸出項中就包括關于歐拉體的一些選項。
在接觸模塊中，如果模型中還需要分析爆炸沖擊波對艦船、船塢以及其他結構體造成的損傷，還需要設置通用接觸，通用接觸（CEL分析只能用通用接觸）中摩擦屬性分別為法向硬接觸（Hard Contact）和切向的罰摩擦。
在載荷模塊中，首先設置的是模型整體的重力場，然后是對歐拉體的四個側面進行單方向的位移約束，以及底面的完全約束，防止模型中的水體流出邊界。最后是對整個歐拉體的材料屬性進行分配，此步驟是完成仿真的關鍵。通過預定義場中的材料分配功能，如下圖中所示，分別對歐拉體的材料進行分配，圖中左側的1表示歐拉體所賦予的材料屬性。
展開 Abaqus CEL爆炸分析_混凝土建筑 ￥299
************************************Abaqus中的爆炸分析方法************************************
Abaqus的爆炸分析可以基于CONWEP/CEL/SPH/UNDEX聲固耦合等技術來建模，其中，CEL/SPH方法可以調用JWL或Ignition and growth狀態方程，常用于空氣中或水下的近場爆炸問題。
本篇案例為Abaqus CEL方法模擬空中爆炸對建筑物的毀傷作用。
************************************CEL近場爆炸應用案例************************************
建筑物為兩層民用住宅，混凝土+鋼筋土，混凝土采用CDP本構，并考慮單元刪除（≥Abaqus2019版）；歐拉域內設置TNT炸藥和空氣，材料行為分別采用JWL和理想氣體狀態方程來描述。
首先，通過靜力學分析計算重力作用下建筑物的應力和變形，住宅內部房間布局和各區域的應力如下。
建筑物應力
然后，通過*initial state將重力下的應力應變、變形等傳遞到顯式動力學分析模型中，作為爆炸前建筑的初始狀態。
建筑物變形
某坐標截面上沖擊波與建筑物的相互作用：
爆炸沖擊波
在爆炸沖擊波作用下，混凝土出現大面積的損傷：
混凝土損傷
損傷嚴重的區域，單元完全失效：
動態應力
變形放大50倍，可以觀察到沖擊波造成的直接破壞和建筑物振動造成的間接破壞。
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上述算例主要用了CEL方法，即先設定一定的歐拉區域，或是空白或可用空氣、水等填充，之后在此歐拉區域填充PBX，而彈靶采用拉格朗日網格即可。</p><p>當然，高速沖擊類問題還可以使用SPH方法，據我所知，CEL及SPH不能同時使用。</p><p>歡迎咨詢討論。</p><p><br></p><p><br></p>
Abaqus/CEL基礎案例_水滴歐拉分析教學
作為Abaqus中用于極度變形的分析技術之一，CEL方法常用在流固耦合、固體大變形等分析過程。
CEL方法的基礎是歐拉分析，今天的USim小課堂為大家提供一個歐拉分析的入門案例-水滴落水過程完整步驟。
Abaqus水滴落水歐拉分析
1、創建一個歐拉部件，尺度200，尺寸50*100*100（1/4模型），如下圖分割該歐拉部件（非必須步驟），用于幫助參考體部件的定位。
創建歐拉部件
2、建模單位制采用mm-tone，定義歐拉材料參數密度=1e-9；EOS/Us-Up=（1483000，0，0）；動粘度系數=8.9e-10，以此材料創建歐拉截面并指派給歐拉部件。同時把網格沿對稱面交線方向單向加密，種子偏置參數為最小尺寸1mm，最大5mm。
定義歐拉材料并劃分網格
3、創建水的參考部件（不需要指派材料），并與歐拉部件裝配；顯式動力學分析步時長0.5s。
創建并裝配參考部件
4、用VFT工具，按照參考部件占據的歐拉網格區域生成一個離散數據場，用來定義水的初始位置。
生成離散數據場
5、定義對稱面的xsymm/zsymm對稱邊界條件，并在地面與另外兩個側面定義Vi=0的邊界條件作為流體的wall，其中i代表與該面垂直的坐標軸；施加-Y向重力。
施加邊界條件
6、單純的歐拉分析可不用定義接觸，直接執行分析。
表面波
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展開 關于 CFD，CEL，fluid cavity 在使用范圍上的小建議
目前應用較多的是三個方面，CFD，CEL，fluid cavity。許多人對如何選擇產生了困惑。作者結合自己的工作經驗，簡明扼要的進行分析，僅供參考和交流，不足之處歡迎指出。
CFD分析，是6.12-2016版本中特有的。2017后取消了。主要解決簡單的三維的流場問題，分析對象主要是流體，觀察流體在固定條件下的流體動力學效應。如水管內水的流動，水管不動，水動，可以得到流體力學里面的各種輸出。
CEL分析，是耦合-歐拉模型-拉格朗日模型的簡稱。顧名思義，強調一種耦合分析，液體和零部件是一種耦合分析，常用來觀察在零部件運動下流體的狀態。如洗衣機的運行。
fluid cavity ，可以翻譯為流體腔，但是并沒有流體的實體建模，是用數學的方法在邊界面上添加近似的約束。主要用于一些零部件在充滿流體下的受力。如空氣彈簧的受力。
以上內容僅供參考。作者新入駐技術鄰，后續將陸續將CAE的經驗進行分享，歡迎關注作者，會不定時分享相關經驗和視頻。
想獲得幻想飛翔最新CAE技術文章，請關注幻想飛翔公眾賬號：幻想飛翔CAE。
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也歡迎加入abaqus交流群516073058進行討論研究
（文中圖片來源于網絡，如有侵權，請聯系作者）
展開 abaqus小球入水CEL流固耦合分析 ￥20
abaqus小球入水CEL流固耦合分析
AbaqusCEL在核電燃料棒跌落過程中的應用
CEL方法是Abaqus中計算流固耦合的關鍵技術。CEL技術吸取歐拉網格和拉格朗日網格的優點，采用網格固定而材料可在網格中自由流動的方式，解決大位移問題中單元變形奇異的弊端。利用CEL可模擬流體的流動、液體晃動、氣體流動、穿透問題以及沖壓成型等大變形問題。用戶可方便地在Abaqus/CAE中定義CEL分析。
核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料，是鈾礦石經過開采、初加工、鈾轉化，進而加工成核燃料元件。壓水堆核電站用的是鈾-235富集度為3%左右的核燃料。以百萬千瓦級壓水堆核電站為例，通常核反應堆內有157個核燃料組件，每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。部分燃料組件中有一個控制棒，控制核裂變反應。
燃料棒在組件卡槽中有跌入下部液態金屬中的現象，該過程既有結構之間的接觸碰撞，又有結構件落入流體中。該過程可以通過有限元軟件Abaqus中的CEL技術模擬,本文通過簡化模型闡述燃料棒跌落過程的模擬。
模型如下：
載荷與邊界條件
計算結果
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 
ABAQUS案例-CEL方法在大變形分析中的應用及技巧 ￥3
在很多應用中，高度變形的材質（例如流體）與拉格朗日體相互作用，例如船體與波浪的作用，封閉在固體容器內的流體等，對于這種情況，ABAQUS提供了耦合CEL方法。本實例（附件中的inp文件）即是展示了如何采用CEL方法來模擬大變形問題(例如大變形沖壓成型)，以及演示了分析中的技巧。
會“水上漂”的炸彈，跳著跳著就摧毀德國魯爾水壩-Abaqus/CEL仿真 ￥49.9
掛在轟炸機上高速旋轉的彈跳炸彈
技術參數-Bouncing bomb維基百科
我們利用這些參數在Abaqus中建立彈跳炸彈的CEL分析模型，歐拉區域采用多相流體，上下各自分布空氣和水兩種材料。
材料初始位置定義
700m的范圍內彈跳6、7次的完整仿真有點跨尺度，我們僅對第一次彈跳進行仿真。
彈跳炸彈的第一次水上反彈
空氣域的體積分數變化
類似案例有之前做過一個簡單的打水漂仿真，小石子在水面上彈跳了3、4次，網格比較粗糙，運算量小，這個案例適合拿來學習，在此公眾號菜單欄的福利區可以找到并免費下載，我在Simwe論壇也發過一個早期的版本，貌似16做年的。
打水漂仿真
02. Bouncing bomb再現試驗
2011年，劍橋大學的Hugh Hunt博士在加拿大的一個試驗場地里進行了彈跳炸彈炸毀大壩的再現試驗，壩體較小，磚砌的。
Bouncing bomb投彈
Bouncing bomb炸毀試驗壩
1943年被彈跳炸彈炸掉的魯爾水壩，比這個試驗中的要大將近兩個數量級。
附：羽毛球調頭仿真分析INP文件下載鏈接：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/436914
展開 Abaqus/Explicit動態+流固耦合分析 ￥99.9
由于打擊過程考慮了羽毛球的變形，再考慮流固耦合的話，計算耗時巨大，我們就單純的分析羽毛球姿態變化而言，合理地簡化一下這個過程：
a. 假設羽毛球從接觸到離開網拍的過程中（1ms左右），空氣對羽毛球的離拍速度影響可以忽略不計；
b. 假設離拍后空氣和羽毛球的相互作用過程中，空氣阻力致使羽毛球的變形是極小的，并且對于姿態分析是無關緊要的。
拋去這些次要因素，再通過流固耦合方法來分析羽毛球的姿態變化就簡單多了，在這個分析過程里，羽毛球考慮為剛體，剛體上的拉格朗日網格與空氣域的歐拉網格進行相互接觸。我們以前面的仿真為基礎，取離拍的瞬間，球頭豎直向下、初始速度60m/s，方向水平作為流固耦合分析時羽毛球的初始狀態。
注意，為了節省計算時間，這里僅對羽毛球可能劃過的區域進行空氣域建模，歐拉邊界離相互作用區域比較近，針對這個問題而言，要對所有面設置無反射邊界條件。
羽毛球姿態變化的CEL分析
通過Abaqus/Explicit計算可以得到羽毛球的姿態在空氣阻力作用下，調整為指向球頭的狀態。
羽毛球在空氣中的運動
并且，羽毛球的速度在80ms內降到了20m/s，這個過程中它向前運動了2.3m左右，這樣看起來就比較正常了，在后面的運動過程中，它還會持續受到空氣阻力的作用，繼續減速，最終獲得穩定的下落速度（理想空間內，不受其他阻礙的狀態下）。
羽毛球劃過的流場（剖面）
Abaqus算得羽毛球的姿態變化過程
這個調頭動作得益于羽毛球的形狀與質量分布特點，也即是其壓心與質心的位置關系能夠很好地滿足靜穩定飛行要求。
展開 技術鄰學院丨ABAQUS大神十年實操經驗的吐血放送，看到就是賺到
技術鄰學院丨ABAQUS大神十年實操經驗的吐血放送，看到就是賺到
讓技術創造更大價值
◢ 技術鄰學院 ◣
專家干貨包
廢話不多說
干貨來填滿
本期專家：君莫
丨高級工程師
丨固體力學碩士
丨Abaqus復合材料分析方面的權威專家
丨十年ABAQUS復合材料分析經驗
丨出版CAE專著一部、SCI收錄論文數篇
丨技術鄰ABAQUS復合材料分析系列視 頻課程銷量第一
【什么是ABAQUS ？】
ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，用于機械、土木、電子等行業的結構和場分析。ABAQUS的主要模塊包含可視化圖形界面CAE、隱式求解器STANDARD、顯式求解器EXPLICIT三部分，還包含其它若干特殊功能模塊。
君莫老師是Abaqus復合材料分析方面的權威專家，本次編選的學習內容是君莫老師采用ABAQUS CEL以及SPH等方法模擬流固耦合問題的實操內容，實打實的干貨內容~
①
—— 案例分享 ——
Abaqus CEL進行彈擊復合材料水箱操作實例
建模步驟：
1、創建part及屬性
金屬彈體，圓球，材料鋼，也可以換成剛體。箱子采用殼元，如下圖：
復合材料采用abaqus自帶的hashin失效模型，如下：
水采用歐拉體，材料模型如下：
2、裝配
在裝配過程中，應注意歐拉體應覆蓋所有液體可能流經的位置，本例中的歐拉體比箱體整體大一圈。約25mm。
3、初始材料
使用CEL分析時，在初始場定義中藥定義初始水域的位置，如下：
4、接觸：采用通用接觸
5、后處理，采用view cut查看實際水域。
展開 