無限邊界
關(guān)注創(chuàng)建者：icaer 創(chuàng)建時(shí)間：2019-08-10
無限邊界的視頻教程
abaqus三維模型無限元邊界/三維無限元/無限元模型
主要講解三維模型無限元邊界區(qū)域的建立、網(wǎng)格屬性控制、網(wǎng)格劃分方法和inp文件的修改，無需裝配即可實(shí)現(xiàn)無限區(qū)域的建立。 后續(xù)將繼續(xù)更新在無限元邊界條件下，地基地震動(dòng)響應(yīng)的分析等視頻。
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ABAQUS三維無限邊界
本課程詳細(xì)講解了三維模型無限邊界的建立方法，為有聲教學(xué)課程。在此大類問題上具有通用性，有需要的朋友可以學(xué)習(xí)一下。
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無限邊界的實(shí)例教程
大家修改完文件里面的單元類型后，容易出現(xiàn)單元節(jié)點(diǎn)順序不對(duì)的情況，這里只需要大家在劃分網(wǎng)格的時(shí)候，使用掃掠，并且需要定義掃掠的路徑?。。。。÷窂椒浅Ｖ匾?，路徑的方向?yàn)槌?，這樣就不會(huì)出現(xiàn)單元節(jié)點(diǎn)順序錯(cuò)誤的情況，也不用很麻煩的一個(gè)個(gè)的節(jié)點(diǎn)修改。
我還會(huì)做一些盾構(gòu)開挖，抗震，基坑模擬等等，需要的給我留言。
由美國(guó)主辦的全球影響力最大的消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（InternationalConsumer Electronics Show，簡(jiǎn)稱CES）一直都是技術(shù)行業(yè)最盛大的展會(huì)之一。近年來，隨著汽車智能電氣化、網(wǎng)聯(lián)化的不斷發(fā)展，CES展也成了各大汽車廠商展示最新科技的絕佳舞臺(tái)，汽車科技也大有成為CES展主流的趨勢(shì)，那么在這么多的參展車企中誰家的新科技最有看點(diǎn)？
1、拜騰：48英寸共享全面屏迎來量產(chǎn)版
作為第二次參加CES展的新造車勢(shì)力代表，拜騰在去年的CES上，亮相了首款SUV概念車，而在今年，拜騰將公布其首款量產(chǎn)車BYTON M-Byte車型的更多細(xì)節(jié)，包括更多的車內(nèi)設(shè)計(jì)以及智能交互系統(tǒng)。
拜騰表示，標(biāo)志性的48英寸共享全面屏將在量產(chǎn)車上完整保留，而這塊屏也將成為量產(chǎn)車上迄今為止最大尺寸的車載屏。此外，量產(chǎn)車型的主駕與副駕中間還新增了一塊8英寸的中央觸控屏，前排乘客可以通過這塊屏幕操控全面屏；后排乘客另外配備有獨(dú)立娛樂系統(tǒng)，也可以分享內(nèi)容到共享全面屏上。據(jù)悉，目前拜騰正在南京建設(shè)符合工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的智能制造基地，工廠主體已經(jīng)基本完成封頂，首款車型將于2019年年底正式量產(chǎn)。
2、百度：“最聰明版”Apollo3.5發(fā)布
在這屆CES展會(huì)上，百度將推出最新的智能駕駛Apollo 3.5開放平臺(tái)。相較于去年CES展上正式開放的Apollo 2.0版本可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單城市道路自動(dòng)駕駛，包含云端服務(wù)、軟件平臺(tái)、參考硬件平臺(tái)以及參考車輛平臺(tái)在內(nèi)的四大模塊外，Apollo3.5還可實(shí)現(xiàn)包括市中心和住宅場(chǎng)景在內(nèi)的復(fù)雜城市道路無人駕駛，并將開放環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、車輛控制、車載操作系統(tǒng)等功能，提供完整的開發(fā)測(cè)試工具以吸引更多的汽車廠商加入使用這個(gè)平臺(tái)。
除了自動(dòng)駕駛，百度還將在CES 2019展示小度智能硬件新品、百度智能云等百度
展開 使用邊界元法的兩種特殊情況
接下來，我們將討論使用邊界元法時(shí)兩種需要特別考慮的情況。
第 1 種情況：半空間輻射問題
很多聲學(xué)應(yīng)用都涉及了一種情況：換能器位于一個(gè)無限擋板內(nèi)，并朝向半空間輻射。大多數(shù)情況下，此類裝置不能使用 BEM，至少在包含無限擋板的情況下絕對(duì)不行。非無限擋板可以使用內(nèi)部硬聲場(chǎng)壁 等邊界條件來創(chuàng)建。
我們通常習(xí)慣使用無限硬聲場(chǎng)邊界 特征。該邊界條件不能用于像揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器立著的擋板那樣“中間有一個(gè)洞”的邊界。因?yàn)?BEM 方程基于全空間格林函數(shù)，所以無限對(duì)稱平面或無限壁條件意味著平面或壁必須無限延伸，而且不能有開口?；旧?，如果邊界在物理場(chǎng)接口中擁有對(duì)應(yīng)的選擇，且選擇處于活動(dòng)狀態(tài)，那么這些邊界必須位于無限邊界條件的同一側(cè)或者位于無限邊界條件上。否則將產(chǎn)生非物理結(jié)果。
針對(duì)如何設(shè)置無限擋板，我的一般建議是將基于 FEM 的物理場(chǎng)接口同遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算特征及 PML 或輻射條件結(jié)合使用。揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器的集總模型就是一個(gè)例子。這種設(shè)置通?？斓枚?！
壓力聲學(xué)，邊界元接口的用戶界面。物理場(chǎng)頂層設(shè)置了無限邊界條件（突出顯示）。選定任意條件后，生成的平面將顯示在“圖形窗口”中。
第 2 種情況：內(nèi)邊值問題
內(nèi)邊值問題——特別是沒有或產(chǎn)生很少損耗的銳共振問題——很難使用 BEM進(jìn)行求解。問題的原因不在于方法本身，而是因?yàn)槭褂昧说蠼馄鱽砀咝蠼獾讓泳仃囅到y(tǒng)。基于 FEM 的模型使用迭代求解器時(shí)也會(huì)出現(xiàn)相同的問題。
在靠近銳共振的地方，任何細(xì)微的變化都會(huì)導(dǎo)致壓力變化，但是我們很難捕捉這種變化來確保收斂。如果可能的話，遇到這些情況時(shí)，建議結(jié)合使用 FEM 和直接求解器，或者添加真實(shí)的帶損耗的邊界條件，例如阻抗條件。
關(guān)于 BEM 的結(jié)語(yǔ)
在 COMSOL Multiphysics 軟件環(huán)境中，BEM 是對(duì) FEM 的實(shí)用補(bǔ)充。
展開 八節(jié)點(diǎn)單元有協(xié)調(diào)的溫度形函數(shù)，尤其適用于描述彎曲的邊界。
PLANE78－八節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱諧分析熱實(shí)體
可作為具有三維導(dǎo)熱能力的軸對(duì)稱單元使用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)溫度自由度。它是PLANE77單元的一般形式，可承受非軸對(duì)稱載荷。在剪切偏移中描述了各種載荷情況。
八節(jié)點(diǎn)單元有協(xié)調(diào)的溫度形函數(shù)，尤其適用于描述彎曲的邊界。
該單元可用于二維軸對(duì)稱的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱分析問題。其等效結(jié)構(gòu)單元如PLANE83。
SOLID87－三維十節(jié)點(diǎn)四面體熱實(shí)體
特別適合于對(duì)不規(guī)則的模型（例如從不同的CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的模型）劃分網(wǎng)格。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)溫度自由度。
可用于三維的熱穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)分析問題，其等效的結(jié)構(gòu)單元如SOLID92。
SOLID90－三維二十節(jié)點(diǎn)熱實(shí)體
三維的八節(jié)點(diǎn)熱單元SOLID70的高階形式。二十個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)溫度自由度。二十節(jié)點(diǎn)單元有協(xié)調(diào)的溫度形函數(shù)，尤其適用于描述彎曲的邊界。
適用于三維的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱分析問題。其等效的結(jié)構(gòu)單元如SOLID95。
INFIN110－二維無限實(shí)體
用于模擬一個(gè)二維的邊界開放的極大場(chǎng)問題，其一個(gè)單層用于描述無限體的外部子域。具有二維（平面的和軸對(duì)稱）磁勢(shì)能，溫度，或靜電勢(shì)能特性。由四或八節(jié)點(diǎn)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有單一的自由度。所依附的單元類型可以是PLANE13和PLANE53磁單元，PLANE55、PLANE35和PLANE77熱單元，或靜電單元121。加上磁勢(shì)或溫度自由度后，分析可以是線性的或非線性的，靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的。
INFIN111－三維無限實(shí)體
用于模擬一個(gè)三維的邊界開放的極大場(chǎng)問題，其一個(gè)單層用于描述無限體的外部子域。具有二維（平面的和軸對(duì)稱）磁勢(shì)能，溫度，或靜電勢(shì)能特性。由八或二十節(jié)點(diǎn)定義，有三維磁標(biāo)量和向量勢(shì)能，溫度或靜電勢(shì)能特性。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有單一的自由度。
展開 建立流體模型，首先需要確定流體域的范圍，針對(duì)這個(gè)問題，假定固體結(jié)構(gòu)周圍只有有限范圍的流體，數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)流體區(qū)域足夠大時(shí)，這一假定的結(jié)果與假定流體為無限邊界流體的結(jié)果的誤差應(yīng)小于1%。一般情況下可以取流體區(qū)域的半徑為固體結(jié)構(gòu)半徑(其中矩形截面取其邊長(zhǎng)的1／2作為半徑)的5倍以上。確定出流體區(qū)域的范圍后，建立流體單元，并將分界面處的流體單元的KEYOPT(2)值設(shè)置為0，其他流體單元KEYOPT值設(shè)置為1。
2)標(biāo)記流固耦合界面。選取流體單元中流固交界面上的節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行FSI命令，標(biāo)記耦合界面。
3)建立固體結(jié)構(gòu)實(shí)體模型。建立固體結(jié)構(gòu)模型，定義單元屬性，采取映射方式進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。
4)施加約束條件。由于流體區(qū)域的尺寸是遠(yuǎn)大于固體結(jié)構(gòu)的尺寸，故在流場(chǎng)邊界處的單元節(jié)點(diǎn)上施加壓力(PRES)一0約束。又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)為懸臂結(jié)構(gòu)模型，并認(rèn)為流體區(qū)域在懸臂根部的平面內(nèi)有邊界，所以固體結(jié)構(gòu)模型底部固結(jié)，流場(chǎng)底部定義Z方向約束。
5)選擇求解類型，進(jìn)行求解。進(jìn)入SOLUTION求解器，定義分析類型為模態(tài)分析，設(shè)定提取頻率階數(shù)及提取模態(tài)的方法。由于非對(duì)稱矩陣法(UNSYMMETRIC)主要用于求解模型生成的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣不對(duì)稱等問題，故采用非對(duì)稱矩陣法(UNSYMMETRIC)進(jìn)行模態(tài)的提取。
6)查看結(jié)果。進(jìn)入后處理器，查看結(jié)構(gòu)模型頻率及振型圖。、
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無限邊界的最新內(nèi)容
軟件內(nèi)置涵蓋多孔吸聲材料、纖維復(fù)合材料、彈性體等 120 + 類材料的聲學(xué)特性數(shù)據(jù)庫(kù)，支持自定義材料參數(shù)擬合，結(jié)合 1D/2D/3D 多維度單元庫(kù)（含無限元、邊界元、周期性結(jié)構(gòu)單元），可高效處理復(fù)雜邊界條件（如非均勻聲場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)邊界、聲阻抗邊界），計(jì)算精度滿足 ISO 3744/3745 等國(guó)際聲學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求。
由于聲學(xué)幾何模型與流場(chǎng)的中間流域形狀尺寸一致，所以將與流場(chǎng)內(nèi)部交界面對(duì)應(yīng)的面設(shè)置為面聲源邊界，與流場(chǎng)輸出的域相對(duì)應(yīng)的體設(shè)置為體聲源邊界，將體聲源外部包裹體作為聲傳播域，將最外側(cè)的面設(shè)置為無限元邊界，插值階次設(shè)置為7階。場(chǎng)點(diǎn)設(shè)置在螺旋槳軸向尾部550mm，徑向225mm的位置與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)一致。
使用無限邊界邊界元模型，模擬噪聲通過擴(kuò)散到車輛周圍的衰減效應(yīng)，該邊界元模型圍繞底盤空間有限元模型。
圖6 網(wǎng)絡(luò)圖及各子系統(tǒng):a)振動(dòng)聲學(xué)模型各子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，b)客艙空間BE模型，c)車底結(jié)構(gòu)有限元模型，d)車底空間有限元模型
準(zhǔn)確性驗(yàn)證
數(shù)值方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證
在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量了底板表面的壓力波動(dòng)，并與CFD結(jié)果進(jìn)行了比較。
4）遠(yuǎn)場(chǎng)單元外表面需要施加INF無限邊界才能起作用。
5）圓弧狀的外邊界往往能得到最佳的結(jié)果。
薄殼的運(yùn)動(dòng)方程建模使用Flugge殼理論，流體結(jié)構(gòu)耦合實(shí)現(xiàn)圖像源方法占的無限反射聲波波導(dǎo)邊界和格拉夫的附加定理用于調(diào)和圖像源的坐標(biāo)系的解析表達(dá)式。通過有限元模型的數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了解析模型的振動(dòng)聲響應(yīng)，顯示了良好的一致性。
一般聲學(xué)有限元只用來處理低頻問題（每個(gè)行業(yè)對(duì)低頻的定義不同，我們一般認(rèn)為是200Hz以下），譬如聲腔內(nèi)的低頻模態(tài)共振情況，同時(shí)由于聲音的來源很多是結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和流體的脈動(dòng)壓力激發(fā)，對(duì)Abaqus以結(jié)構(gòu)有限元為主的軟件，自然而然會(huì)計(jì)算聲振耦合分析問題，此時(shí)聲學(xué)單元就附在結(jié)構(gòu)單元上，既可以處理內(nèi)音場(chǎng)問題，也可以處理外音場(chǎng)問題，當(dāng)處理外音場(chǎng)問題時(shí)，由于外音場(chǎng)是無限大的，所以一般外層的聲學(xué)有限單元只建1/3波長(zhǎng)，然后外面建無反射邊界或者無限元模擬無限大的情況
在這方面，在聲音端口入口上施加了0.01 m/s的速度和無限輻射邊界。
分析和求解控制
靜態(tài)分析
進(jìn)行大變形（NLGEOM，ON）靜態(tài)分析，以在施加溫度下將拉伸應(yīng)力插入膜中，并在氣隙的膜側(cè)引入DC電壓。
在該分析中忽略了聲學(xué)單元，但使用了MORPH命令來變形聲學(xué)單元，以便為下游線性擾動(dòng)分析正確地成形聲學(xué)單元。
無限單元的作用
使用無限單元作為反射邊界，應(yīng)力波將無反射，防止在邊界上產(chǎn)生的應(yīng)力波反射重新進(jìn)入模型，從而確保結(jié)果的正確性。
3. 怎么建立無限單元
（1）先建立有限元模型，然后將需要設(shè)置為無限單元的部分分割，在mesh模塊中設(shè)置該部分單元類型，這樣在inp文件中需要設(shè)置為無限單元的部分就會(huì)集中在一起，方便修改其節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。
壓力在外部無限元的邊界是固定的。
一維繪圖顯示沿中心線的壓力與井外的方法幾乎完全一致。
沿截線的壓力比較。
與指定邊的質(zhì)量通量相反，井功能考慮了井半徑，即使沒有明確解析也考慮了。質(zhì)量通量 邊特征不合適計(jì)算井中的壓力，因?yàn)樗豢紤]徑向的膨脹。井邊界條件提供了一個(gè)變量 dl.well1.p，該變量給出了井壓。
模型底面與四周采用無限元邊界并限制其所有自由度，頂面無約束，計(jì)算模型如圖1所示。
圖1 計(jì)算模型
Fig.1 Calculation model
0.2 計(jì)算參數(shù)
該隧道減震層材料使用海綿橡膠板，減震層設(shè)置在初支和二襯之間。計(jì)算參數(shù)由實(shí)際地勘資料和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果提供，計(jì)算參數(shù)如表1所示。
