侵蝕分析
關注創建者：Oler 創建時間：2019-06-18
侵蝕分析的視頻教程
ABAQUS/Explicit 實例--子彈侵蝕靶體的分析
高速子彈沖擊目標時，對結構的侵蝕問題一直以來都受到軍事部門的重視，利用模擬分析侵徹問題成為解決問題的重要手段之一。 該實例講解了模型的創建、邊界的設置、接觸的設置以及后處理，是很好的分析沖擊接觸問題的學習例題。
￥0.9 12分鐘 452播放
查看
侵蝕分析的實例教程
1、問題描述本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中創建侵蝕建模分析。本案例中使用的幾何的最初設計是在侵蝕性作業環境下使用的阻流閥的減壓裝置，模型如下：2、STAR-CCM+設置
不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的顆粒運動，因此需要數個模型。為了模擬這些相，STAR-CCM+部署了兩種不同的策略。連續的液相使用歐拉公式建模，其中的流體屬性通過在整個流體域中分布的固定點獲取。顆粒相使用拉格朗日方法建模，在整個連續相上跟蹤其中的代表性顆粒的軌跡。
（1）選擇連續相物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。使用K-Omega 湍流，拉格朗日多相模型用于構建離散相模型。物理模型的選擇如下：
（2）選擇拉格朗日相模型；創建拉格朗日相，并選擇適當的相模型。這些模型代表拉格朗日相的特征。右鍵單擊Models >Lagrangian Multiphase > Lagrangian Phases選項，選擇新建一個相，給拉格朗日相選擇相應的物理模型，特別注意要選擇侵蝕模型，如下：
（3）創建復原系數的場函數；創建表示復原系數的場函數。復原系數用以預測顆粒彈離固體壁面的角度。本案例中，使用以下關系式：
式中的變量用預定義的系統場函數來表示顆粒入射角，然后根據上面的公式定義出切向復原系數和法向復原系數。
（4）定義拉格朗日相邊界條件；點擊Physics 1 > Models> Lagrangian Multiphase > Lagrangian Phases > Phase 1 > Boundary Conditions> Wall，設置以下屬性：
（5）設置侵蝕模型；在使用CFD 方法創建侵蝕模型時，選擇的侵蝕模型必須匹配正在遭受侵蝕的材料以及侵蝕發生的條件。
展開 完全重啟動分析是輸入文件(關鍵字文件)做了大量修改時的一種分析。一般用來做重復跌落，彈體侵蝕或者爆炸等分析。
完全重啟動可以增加了新的PART,新的接觸,新的曲線,速度改變等定義,此時相當于一種全新的分析.因此這種情況下的分析的結果文件,如D3PLOT文件會重新從1開始編號,需要新建一個文件夾存放修改后的K文件和重啟動文件對d3dump。同時添加一些重啟動的關鍵字。
下面以彈體侵徹靶板為例說明整個過程.
1:首先進行彈體侵徹一層靶板的分析,計算時間20微秒:見附件penetration2d.k
展開 而直接定義通用接觸的默認設置，即All* with self，則sph粒子僅能與實體單元外表面的一層接觸，表面侵蝕后，內部單元不再與sph粒子接觸。如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="" width="400" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?
展開 在分析過程中，彈丸和裝甲平板的網格單元都將出現失效，因此需要使用基于網格單元的面（element-based surfaces）來適應當前未失效單元的暴露表面。通用接觸算法支持基于網格單元的面（而不支持接觸對算法）。要模擬侵蝕接觸，用戶必須在接觸域（contact domain）中包括分析過程中可能暴露的所有表面，包括最初位于主體內部的表面。在此分析中，只有預期發生接觸的內部面才包含在接觸域中，以最小化內存的使用（如果包括了模型中所有單元的內部面，將使內存的使用量增加一倍以上）。
默認情況下，通用接觸算法不包括節點侵蝕（nodal erosion）【在abaqus explicit中Nodal erosion：默認=no】，因此即使周圍的所有單元都已失效，接觸節點仍將參與接觸計算。這些節點充當自由浮動質點（free-floating point masses），可以與主動接觸面（active contact faces）發生接觸。為了便于比較，還進行了節點侵蝕的分析，由此一旦周圍的所有單元都已失效，節點將從接觸計算中移除（可以節省計算量）。在本示例中，與自由節點（free-flying nodes）相關的動量傳遞預計很大，因此不推薦使用節點侵蝕。
二、結果與分析
在分析的不同階段中發生的變形形狀如圖2.1.4–4至圖2.1.4–5所示，這些圖中僅顯示了激活單元（active elements）。
如2.1.4–5圖所示，彈丸最終穿透了裝甲平板，在分析過程中，大約彈丸的前半部分單元會失效。在2.1.4–5圖中可以看到一些激活單元的斷裂碎片。這些碎片的節點和暴露面可以參與接觸。不再附著于任何激活單元的節點僅在沒有節點侵蝕的分析（對應于第一個主INP文件）過程中參與接觸。
圖2.1.4–6分別比較了進行節點侵蝕和不進行節點侵蝕的分析的總動能變化。
展開 1引言
本例的目的在于利用FLUENT侵蝕模型研究3D彎管受粒子沖擊造成的侵蝕現象。侵蝕現象在工程應用中是一種比較普遍的現象。
本例主要展現以下幾點內容：
（1）使用侵蝕模型分析3D彎管的侵蝕
（2）如何使用離散相模型
（3）使用合適的求解設置建立并求解模型
（4）結果數據的后處理。
2前置要求
本例假定讀者已熟悉FLUENT的操作界面，并且已了解FLUENT求解設置的一般過程。一些基本的操作步驟不會描述得過于詳細。同時，要求讀者對于FLUENT中的離散相模型有一定的了解。
3問題描述
本例的計算幾何如圖1-1所示。計算幾何由兩個90°彎管組成。
圖1-1幾何模型
水從inlet入口以法線方向10m/s速度流入計算域，outlet出口被假定為outflow邊界。流場求解采用湍流模型，等溫及穩態求解條件。
粒子密度1500kg/m3，以速度10m/s從inlet入口進入流體域，粒子直徑200微米，質量流量1kg/m3。
壁面邊界的法向和切向反射率定義為粒子沖擊角的多項式函數，在沖蝕模型中，沖擊角函數被定義用于描述管道壁面的延性損傷。
本例中，粒徑函數定義為常數值1.8e-9，速度指數函數設置為常數2.6，這些值與公開文獻保持一致。
4設置與求解
Step 1：模型準備
1、以3D版本打開FLUENT軟件。如圖1-2所示。
2、在FLUENT軟件中利用菜單【File】>【Read】>【Mesh】，選擇并導入計算網格3d-elbow.msh文件。
圖1-2啟動FLUENT
Step 2：General面板設置
1、點擊操作樹節點General
2、在右側操作面板中點擊Scale…按鈕，進行模型尺寸確認。
3、點擊check…按鈕，檢查網格質量。
展開 
侵蝕分析的相關專題、標簽、搜索
侵蝕分析的最新內容
<p>Abaqus官方幫助文檔中關于sph粒子的接觸設置并不十分明確，只提到了會在將網格轉化為sph粒子時生成一個內部的surface集合進而定義接觸。而直接定義通用接觸的默認設置，即All* with self，則sph粒子僅能與實體單元外表面的一層接觸，表面侵蝕后，內部單元不再與sph粒子接觸。如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
不再附著于任何激活單元的節點僅在沒有節點侵蝕的分析（對應于第一個主INP文件）過程中參與接觸。
圖2.1.4–6分別比較了進行節點侵蝕和不進行節點侵蝕的分析的總動能變化。對于沒有節點侵蝕的模型，大約32%的初始動能被吸收；而對于具有節點侵蝕的模型，大約26%的初始動能被吸收。
然而由于巖石和堅硬粘土等不可侵蝕層在模型中被表示為在高能量條件下會受到侵蝕的礫石層，該模型在海床的長期侵蝕和沉積分析方面依舊有所不足。
一般用來做重復跌落，彈體侵蝕或者爆炸等分析。
完全重啟動可以增加了新的PART,新的接觸,新的曲線,速度改變等定義,此時相當于一種全新的分析.因此這種情況下的分析的結果文件,如D3PLOT文件會重新從1開始編號,需要新建一個文件夾存放修改后的K文件和重啟動文件對d3dump。同時添加一些重啟動的關鍵字。
進行水質簡分析和侵蝕性二氧化碳分析。
（四）礦山巖溶塌陷調查
礦山巖溶塌陷調查與評價的主要內容是:
1）收集分析礦區內已有的地質、水文地質等資料，掌握巖溶發育程度、分布規律及巖溶水環境條件。
2）調查礦山疏干排水漏斗范圍，以及巖溶塌陷的發生時間、分布、形態、規模、密度等。
通過增加膨脹器階段的設計反應，分析量化侵蝕率的差異。
■ 工程師設計了新的40%反應流道，并將其與另一個類似的68%反應設計進行了比較，設計壓力比為3.5，轉子轉速為5070轉/分。每個設計由三個相鄰的流體域組成，分別代表定子、轉子和擴散器。由于每個域是循環對稱的，因此只需要對每個域中的一個葉片行或扇區進行建模，從而減少了求解時間。
1、問題描述本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中創建侵蝕建模分析。本案例中使用的幾何的最初設計是在侵蝕性作業環境下使用的阻流閥的減壓裝置，模型如下：2、STAR-CCM+設置
不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的顆粒運動，因此需要數個模型。為了模擬這些相，STAR-CCM+部署了兩種不同的策略。連續的液相使用歐拉公式建模，其中的流體屬性通過在整個流體域中分布的固定點獲取。
本例主要展現以下幾點內容：
（1）使用侵蝕模型分析3D彎管的侵蝕
（2）如何使用離散相模型
（3）使用合適的求解設置建立并求解模型
（4）結果數據的后處理。
2前置要求
本例假定讀者已熟悉FLUENT的操作界面，并且已了解FLUENT求解設置的一般過程。一些基本的操作步驟不會描述得過于詳細。同時，要求讀者對于FLUENT中的離散相模型有一定的了解。
