ALE自適應網(wǎng)格
關注創(chuàng)建者：一棵歪脖樹 創(chuàng)建時間：2019-12-30
ALE自適應網(wǎng)格的視頻教程
基于ANSYS的自適應網(wǎng)格劃分
以帶圓孔矩形平板的構應力集中分析來說明自適應網(wǎng)格方法。 一個帶圓孔的矩形薄板左右兩邊受均布拉力，幾何尺寸及材料屬性如下：w=h=10mm,R=0.5mm，E=2e5MPa，μ=0.3，q=1MPa。由于模型和載荷具有對稱性，因此只需要考慮1/4模型。
￥5 5分鐘 20播放
查看
ALE自適應網(wǎng)格的實例教程
它的主要原理則是讓網(wǎng)格脫離材料而流動，但與歐拉方法不同，比較明顯的一個不同點就是，它的網(wǎng)格必須被一種材料充滿，而且材料邊界條件復雜（我也不是非常清楚，就不一一說明了）。ALE網(wǎng)格自適應方法使得網(wǎng)格脫離材料獨立流動，就可以改善網(wǎng)格狀況，使得網(wǎng)格在整個分析過程中保持比較良好的狀態(tài)。ALE網(wǎng)格自適應方法不會改變網(wǎng)格的拓撲結構。
要對該方法做完全理解的話還得看看ABAQUS文檔中的詳細介紹了，比如網(wǎng)格重劃域的概念，以及如何定義，域的邊界有哪些（拉格朗日邊界，歐拉邊界，滑動邊界），他們的定義與區(qū)別等，網(wǎng)格限制等等。文檔里面有詳細介紹，也不是很難，基本可以看懂。
下面說一下ALE adaptive meshing適用范圍與特點：
顯示模塊中：
1.通常能夠在材料嚴重變形的情況下保持比較好的網(wǎng)格狀態(tài)；
2.在整個分析過程中不改變網(wǎng)格的拓撲結構；
3.能用來分析拉格朗日問題（即材料不離開網(wǎng)格的問題）與歐拉問題（材料
在網(wǎng)格內(nèi)流動的問題）；
4.能用于動態(tài)分析中的大變形情況（沖壓，穿刺等）；
5.能用于準靜態(tài)分析（軋制，金屬成形等）。
隱式模塊中：
主要用于聲疇，沖蝕，磨損等，分析的問題也主要是拉格朗日問題等，作用不是很大。
下面是一個金屬成型的例子，左邊是沒有使用ALE網(wǎng)格適應技術的網(wǎng)格狀況，右邊是使用了該技術的網(wǎng)格狀況，可以看到，網(wǎng)格狀態(tài)有很明顯的改善。
ABAQUS淺談ALE自適應網(wǎng)格.pdf
展開 在 Abaqus/Standard 模擬中，解映射分析從第一步結束處使用一個新網(wǎng)格重新啟動，并繼續(xù)進行直至達到 60% 的壓下量。
Abaqus/Explicit 中的自適應網(wǎng)格劃分
自適應網(wǎng)格劃分包含兩個基本任務：創(chuàng)建新網(wǎng)格，以及通過一個稱為“輸運”的過程將解變量從舊網(wǎng)格重新映射到新網(wǎng)格。系統(tǒng)會按指定的頻率為每個自適應網(wǎng)格域創(chuàng)建新網(wǎng)格。通過迭代掃描自適應網(wǎng)格域并移動節(jié)點以平滑網(wǎng)格來獲得新網(wǎng)格。將解變量從舊網(wǎng)格映射到新網(wǎng)格的過程稱為一次“輸運掃描”。在每個自適應網(wǎng)格增量中至少執(zhí)行一次輸運掃描。用于將解變量輸運到新網(wǎng)格的方法是：一致的、單調的、（默認情況下）具有二階精度的，并且能守恒質量、動量和能量。此示例問題使用了自適應網(wǎng)格域的默認設置。
在Step模塊下—other—ALE Adaptive Mesh Domain設置，如下：
提交計算
結果
以下討論主要聚焦于案例1的結果，在該案例中，坯料使用CAX4R單元建模，剛性模具使用解析剛體表面建模，并且在Abaqus/Explicit中使用了純剛度沙漏控制。
在坯料壓下量為44%（即模具總位移的73.3%）時的變形網(wǎng)格如圖2、圖3和圖4所示。坯料頂部外側表面折疊到模具上的現(xiàn)象清晰可見。在Abaqus/Standard中（圖2），可以看到試樣中心經(jīng)歷了嚴重的應變和單元畸變。此時，Abaqus/Standard的網(wǎng)格被重新映射。映射后的新網(wǎng)格如圖3所示。圖4清楚地表明了自適應網(wǎng)格劃分的優(yōu)勢，因為在Abaqus/Explicit中使用的網(wǎng)格幾乎沒有畸變。
坯料壓下量為60%時的最終構型如圖5和圖6所示。Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit的結果吻合良好，并且網(wǎng)格看起來只有輕微畸變。同樣，等效塑性應變的大小也吻合得很好（圖7和圖8）。
展開 為了提高分析精度，ABAQUS提供了以下三種自適應網(wǎng)格。
1、ALE自適應網(wǎng)格。
其全稱為“任意的拉格朗日－歐拉自適應網(wǎng)格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）。它不改變原有網(wǎng)格的拓撲結構（單元和節(jié)點的數(shù)目和連接關系不會變化），而是在單分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質量。它主要用于ABAQUS/Explicit的大變形分析，以及ABAQUS/Standard中的聲疇（acoustic domain）、沖蝕（ablation）和磨損問題。在ABAQUS/Standard的大變形分析中，盡管也要以設定ALE自適應網(wǎng)格，但不會起到明顯的作用。
2、自適應網(wǎng)格重劃（adaptive remeshing）
自適應網(wǎng)格重劃通過多次重劃網(wǎng)格達到所要求的求解精度，只適用于ABAQUS/Standard分析，并且只能在ABAQUS/CAE中實現(xiàn)，其具體操作步驟為：
1）在Mesh功能模塊中選擇菜單Adaptivity---Remeshing rule---Create，定義需要網(wǎng)格重劃的區(qū)域、誤差因子（error indicator）的相關變量和目標、以及網(wǎng)格重劃的控制參數(shù)。需要注意的是，對于三維實體模型，必須使用四面體單元網(wǎng)格；對于二維模型，必須使用三角形單元或以進階算法（advancing front）生成的四邊形單元網(wǎng)格，否則在提交分析時將會提示錯誤。
展開 來源有限元在線
在abaqus中為了提高分析精度，提供了三種自適應技術：
1. ALE自適應網(wǎng)格
2. 自適應網(wǎng)格重劃
3. 網(wǎng)格的求解變換
ALE自適應網(wǎng)格的全稱為“任意拉格朗日-歐拉自適應網(wǎng)格”（Arbitrary LagrangianEulerian adaptive meshing）。它不改變原有網(wǎng)格的拓撲結構（單元與節(jié)點的數(shù)目和連接關系不會變化），而是在單個分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質量。
ALE自適應網(wǎng)格主要用于Abaqus/Explcit的大變形分析，以及Abaqus/Standard中的聲疇（acoustic domain）、沖蝕（ablation）和磨損問題。在Abaqus/Standard的大變形分析中，盡管可以設定ALE自適應網(wǎng)格，但是不會有明顯的作用。
使用ALE自適應網(wǎng)格時，需要注意一下問題：
1、在abaqus/Explicit中分析超彈性材料和泡沫材料時，最好采用增強沙漏控制的方法控制單元的變形，而不要采用ALE自適應網(wǎng)格；
2、在INP文件中，可以使用關鍵字定義多個ALE自適應網(wǎng)格區(qū)域；
*ADAPTIVEMESH,ELSET=elset_name
但是，在CAE界面中一個分析不只能定義一個ALE自適應網(wǎng)格區(qū)域。
3、不使用ALE自適應網(wǎng)格時，在分析過程中單元網(wǎng)格會跟隨材料一起運動，每個節(jié)點和每個單元的輸出變量都與材料點一一對應，在Visualization功能模塊中看到的單元變形和材料運動情況就是真實解。
使用ALE自適應網(wǎng)格時，隨之單元變形的增加，abaqus求解器將逐漸更新節(jié)點和單元的位置，以免單元過度變形，同時求解變量也將從舊的單元網(wǎng)格變換到新的單元網(wǎng)格中。
展開 使用前
使用后
ALE自適應網(wǎng)格的相關專題、標簽、搜索
ALE自適應網(wǎng)格的最新內(nèi)容
使用作者提出的完整積分框架，并基于顯式vumat實現(xiàn)，同時使用基于損傷變量的單元刪除方案同時引入ALE自適應網(wǎng)格方案可以更好的預測梯度效應。
Abaqus/Explicit 方案：ALE自適應網(wǎng)格步驟解析
這種方法在單個分析步內(nèi)自動處理網(wǎng)格畸變，更為自動化。
建模與域定義
創(chuàng)建與Standard中類似的初始模型。
關鍵步驟：將發(fā)生大變形的坯料區(qū)域定義為 ALE自適應網(wǎng)格域。在CAE中，這可以在Mesh 模塊或 Step 模塊中完成；在INP文件中，使用 *ADAPTIVE MESH 關鍵字并指定單元集。
<p class="ql-align-center"><br></p><p><img class="ztext-gif" width="640" role="presentation" src="https://pic1.zhimg.com/v2-4535bc19aaf1c155e5894f226a8af668_b.webp" data-thumbnail="https://pic1.zhimg.com
+ 自適應網(wǎng)格
計算量巨大
并行計算（MPP）
參數(shù)敏感
啟用ALE自適應網(wǎng)格 (Abaqus/Explicit)</strong></p><p>當預測磨損量與單元尺寸相當時，建議啟用ALE自適應網(wǎng)格技術以保持精度。
熱軋是一種高于材料再結晶溫度的金屬成形過程。存在許多類型的熱軋工藝，包括結構形狀軋制，其中組件通過輥以獲得所需的形狀和橫截面。
結構鋼是最常見的熱軋材料。結構鋼的常見形狀包括工字鋼、h字鋼、t字鋼、u字鋼和槽鋼。工字梁具有工字形截面。橫截面的水平單元稱為法蘭，垂直單元稱為腹板
熱軋過程包括兩個基本階段：非穩(wěn)態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段。熱軋過程的開始和結束為非穩(wěn)態(tài)階段
<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202507/attachment/b26765bcff1f488dacddd801c936c458.gif" style="display: inline-block
調用子程序
圖15 調用子程序，創(chuàng)建ALE自適應網(wǎng)格區(qū)域
圖16 對分析步Step-1進行ALE自適應網(wǎng)格控制編輯
設置頻率：1，對每個增量步重劃掃掠網(wǎng)格：4
每4個增量步重劃掃掠一次網(wǎng)格
圖17 創(chuàng)建ALE自適應網(wǎng)格約束-選擇“速度/角速度”
圖18 選擇Part-1-1，Set-all
圖19 選擇使用用戶定義的子程序
<p><strong>1. 網(wǎng)格自適應介紹</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>Fluent提供了一種自適應網(wǎng)格技術，可以根據(jù)流場特征自動優(yōu)化網(wǎng)格布局，提高計算精度和效率。在流場特征發(fā)生變化的位置上增加網(wǎng)格密度，以保證在這些區(qū)域內(nèi)的計算精度，而在其他區(qū)域網(wǎng)格可以盡量粗糙，從而提高計算效率。</p><p><br></p><p>總而言之，網(wǎng)格自適應就是根據(jù)流場中的某些物理量自動調節(jié)網(wǎng)格
