abaqus 無限元邊界的案例
關(guān)于ABAQUS無限元邊界
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)順序不對的情況，這里只需要大家在劃分網(wǎng)格的時候，使用掃掠，并且需要定義掃掠的路徑！！！！！路徑非常重要，路徑的方向?yàn)槌猓@樣就不會出現(xiàn)單元節(jié)點(diǎn)順序錯誤的情況，也不用很麻煩的一個個的節(jié)點(diǎn)修改。
我還會做一些盾構(gòu)開挖，抗震，基坑模擬等等，需要的給我留言。
無限元在Abaqus靜力分析中的應(yīng)用
以下文章來源于公眾號：FEM and FEA ，作者追逐繁星的Mono
分析人員有時會面臨無限大空間中的邊值問題，或者是感興趣的區(qū)域相比于周圍介質(zhì)非常小的情況。無限元旨在通過與常規(guī)的一階或二階平面、軸對稱或三維實(shí)體單元混合使用來解決此類問題，即通過常規(guī)單元模擬感興趣的區(qū)域，而遠(yuǎn)場邊界則通過無限元來模擬。此外，在動力分析中，無限元還可以用來吸收應(yīng)力波，防止在邊界處反射回來的應(yīng)力波對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。本文主要討論無限元在非線性有限元軟件Abaqus的靜力分析中的應(yīng)用。
-01-
無限元基本原理
1.1
一維無限元
Abaqus中用于靜力分析的無限元是參考Zienkiewicz等人的工作建立的，此類無限元也被稱為映射無限元，其特點(diǎn)為采用了兩種形函數(shù)，即無限元的幾何描述通過一組映射函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，而位移場則與常規(guī)有限元相同，即采用標(biāo)準(zhǔn)的形函數(shù)來確定。
1.1.1 坐標(biāo)的映射變換
假定無限元具有方向性，單元從x1開始，經(jīng)過x2，并延伸至無窮遠(yuǎn)處的x3。然后將該單元映射到自然坐標(biāo)ξ表示的有限域上（-1≤ξ≤1）。如圖1所示。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列43：聲學(xué)分析(2)-邊界元
這看起來是個很小的改動，但當(dāng)一個大型程序的流程固定后，看似一點(diǎn)小改動在代碼上也很難共存，當(dāng)然，相信Nastran和Abaqus等商軟絕對有能力來改造，只是最終沒實(shí)現(xiàn)而已，不清楚具體原因，也許是應(yīng)用領(lǐng)域比較狹窄和編程成本的平衡考慮吧，一種簡單方式是類似Nastran的Glue或者Abaqus的Tie一樣單獨(dú)開辟一個節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的流程。邊界元合作團(tuán)隊在實(shí)現(xiàn)邊界元過程中采用的是另一個單獨(dú)的exe來完成邊界元求解，求解輸入輸出數(shù)據(jù)文件按iSolver的以往的規(guī)范，這樣可以同步采用iSolver的前后處理，當(dāng)然，就算融入到以結(jié)構(gòu)為主的前后處理軟件中，邊界元單元、屬性、材料等的設(shè)置能否和結(jié)構(gòu)一體化也是大家需要考慮的問題。不管如何，讓用戶感覺一體化是最重要的，類似Abaqus的standard和explicit求解器融入到Abaqus/CAE的前后處理一樣。
1.3 直接邊界元脈動球外場輻射模型校核
無論什么計算模塊集成到iSolver中，我們要求和自己的求解器iSolver一樣，都首先必須保證精度。我們僅以一個簡單算例考核一下集成到iSolver的聲學(xué)邊界元求解器精度。
1.3.1 模型介紹
以一個半徑為0.5m的脈動球?yàn)槔齺矸謩e驗(yàn)證邊界元計算結(jié)果。脈動球網(wǎng)格劃分網(wǎng)格如下所示，網(wǎng)格數(shù)為900，網(wǎng)格類型均為四邊形網(wǎng)格；聲學(xué)介質(zhì)為水，密度為1000 Kg/m3，體積模量為2.18e+09 Pa。
1.3.2 邊界元分析步設(shè)置
iSolver中設(shè)置為邊界元分析步，且外場計算，頻率點(diǎn)設(shè)置為100-900Hz，取9個頻率點(diǎn)。
創(chuàng)建外場中圓柱場點(diǎn)，圓柱殼半徑5.0，長度10.0。
設(shè)置球表面法向振速為2m/s。
展開 ABAQUS-邊界元分析
ABAQUS-邊界元分析.doc
abaqus簡單立方體胞元周期性邊界條件施加計算腳本源代碼 ￥39.9
<p class="ql-align-justify">abaqus中周期性邊界條件的施加一般通過方程約束，手動設(shè)置不僅繁瑣而且很容易出錯。根據(jù)文獻(xiàn)《Unit cells for micromechanical analyses of particle-reinforced composites》中簡單立方體胞元周期性邊界條件的施加方法，開發(fā)Python腳本，可以根據(jù)用戶提供的三維數(shù)組創(chuàng)建網(wǎng)格，并施加周期性邊界條件以及自動提交abaqus計算。在此提供程序的Python源代碼，和大家一起學(xué)習(xí)。代碼中重要語句都進(jìn)行了注釋，對照參考文獻(xiàn)可以很好的理解周期性邊界條件施加過程及方法，代碼書寫不易，希望大家多多支持，共同進(jìn)步。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/a0c6c582fbb144968943305041146d00.png" style="text-align: center">
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展開 ABAQUS細(xì)觀混凝土周期性邊界（PBC）表征體元（REV）界面層（ITZ）及砂漿塑性損傷（CDP）模擬
混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)決定著其宏觀破壞行為，對混凝土在結(jié)構(gòu)尺度上采用細(xì)觀模型將導(dǎo)致巨大的計算量而難以實(shí)現(xiàn)，表征體元（?REV）?方法可選取一定的平均范圍來描述混凝土的性質(zhì)和行為，這對于理解和模擬混凝土的損傷機(jī)理至關(guān)重要。
本案例在Abaqus內(nèi)采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進(jìn)行建模，建立的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)代表性體積單元(Representative Volume Element, RVE)在幾何上具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)，包含砂漿、骨料-水泥界面過渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)、骨料三相材料。
案例中砂漿采用混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過渡區(qū)采用弱化的砂漿模型。
對代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對模型提交分析并查看結(jié)果。
從模擬結(jié)果反映出混凝土的損傷首先發(fā)生在骨料與水泥的界面過渡區(qū)，并向沿著界面過渡區(qū)向砂漿基體周圍擴(kuò)散。
編輯
混凝土表征體單元最終會因產(chǎn)生貫穿裂紋而發(fā)生破壞。
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