粒子生成器
關注創建者：USim 創建時間：2020-06-22
粒子生成器的視頻教程
abaqus粒子生成器-無限水PC3D粒子生成
利用abaqus對接水進行了模擬，本案例主要講解abaqus粒子生成器的使用及注意事項，語句采用編輯inp文件形式，適合新手學習。 購買后私信我，郵箱發送模型文件（包含CAE，inp，幾何模型，建模注意事項等文件） 如果覺得對學習由幫助，期待五星好評。
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abaqus粒子生成器應用案例
abaqus通過編輯inp文件使用particle generater可以實現很多功能，比如噴丸強化和水射流沖擊，本套案例課共包含5節，第一節為固定射流噴丸強化，第二節為移動射流噴丸強化，第三節為旋轉工具噴丸強化，第四節為噴丸切割，第五節為不同概率密度函數講解和應用。
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Abaqus DEM專題-沙漏+高爾頓板+噴丸處理（2萬+顆粒噴丸強化案例）
本課程是USim專題視頻課程系列之DEM專題，詳細地講解2種常用的DEM顆粒建模方法： 一、Python腳本 二、*particle generator（粒子生成器） 通過三個案例（沙漏+高爾頓板+噴丸強化）step by step講解、演示，對這兩種方法的詳細操作步驟進行教學。
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粒子生成器的實例教程
Abaqus 淺談粒子生成器的一些問題 ￥100
一、Abaqus粒子生成器的作用
Abaqus粒子生成器可以模擬生成大量的粒子顆粒，比如：機械噴丸，沙漏等。對于機械噴丸來講，以往文獻和科研論文更多的是模擬1個顆粒沖擊工件，然而，這并不符合現實，現實中，機械噴丸是通過噴丸機實現的，其可采用多個噴槍設計，噴槍設置位置不同，噴砂上下擺動，噴槍360度可調，保證產品表面均勻噴砂，無死角。
隨著Abaqus不斷的升級和完善，Abaqus 2016版開始支持粒子生成器，可以生成離散粒子單元（單元類型為PD3D）。
二、Abaqus粒子生成器的使用方法
目前，Abaqus只能通過編輯inp文件來實現粒子：
1. 先使用CAE文件編輯模型，包括一個面，工件和一個密封殼體（密封殼體是為了約束粒子顆粒，顆粒只能在殼體內），還有2個振幅，然后，建立job，Write Input生成inp文件；
注意：生成粒子的面需定義密度：
*Surface Section, elset=Set-1, density=2.5e-08
另外，該面的網格密度不能太小，否則出不來粒子，參考網格尺寸和粒子直徑近似。
2. 編輯inp文件
1) 在inp的part模塊，添加以下文字
下面文字需定義在面part里面，用于定義粒子生成器的名稱、粒子數目、粒子集。
展開 Abaqus SPH粒子生成技術【送inp】 ￥149.9
</span></p><p><br></p><ul><li><strong style="color: rgb(0, 82, 255);">第二處編輯</strong></li></ul><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">在分析步激活粒子生成器，格式如下：</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><pre class="ql-syntax" spellcheck="false">*PARTICLE GENERATOR FLOW, GENERATOR=generator name
Amp_flowspeed
</pre><p><br></p><p>這樣就完成了粒子生成器的定義，能在創建好的粒子生成出口上按照一定的速度、自動的生成指定材料的SPH粒子，直到達到最大粒子總數。
展開 文件為inp文件，通過編輯關鍵字調用ABAQUS的粒子生成器，生成直徑尺寸不同的粒子，模型中的篩網振動，將不同大小的粒子進行篩選，通過本案例您將學會如何通過編輯關鍵字在ABAQUS中生成不同直徑的DEM粒子。
之前已有三期文章（
案例下載，
通過腳本生成顆粒，
粒子生成器-噴丸強化）不同程度的涉及到Abaqus DEM，今天我們來看一下粒子生成器-粒度級配的設定問題。
粒度級配（ASTM C136）
顆粒物的粒度級配性能將直接影響最終產品的質量，比如混凝土的強度、抗開裂性能跟骨料尺寸分布有很大關系，所以，粒度級配在DEM分析中也是個十分重要的概念，它反映了不同尺寸顆粒所占的分量。在大量顆粒的填裝、混合、篩選等分析中，往往需要對不同尺寸的顆粒進行建模。
Abaqus的粒子生成器可以直接指定生成的粒子尺寸分布服從某一概率密度函數（Probability Density Function，以下簡稱PDF），因此可以解決DEM粒度級配的問題。
生成不同尺寸的粒子
Abaqus支持以下6種PDF：
Uniform/Normal/Log-normal
Piecewise linear/Discrete/Truncated
我們在下面的4個surface上，創建4個Particle generator（PG），每個PG分別引用不同的PDF，每一個面上指定生成2萬個顆粒。
4個粒子生成面
粒子尺寸分布信息
粒子生成器運行結果:
PG1正態分布-粒子半徑云圖
PG2對數正態分布-粒子半徑云圖
PG3均勻分布-粒子半徑云圖
PG4分段線性分布-粒子半徑云圖
從生成結果統計來看，顆粒尺寸分布整體上與指定的概率密度函數符合的很好，不過，對于微小顆粒而言（此問題中半徑小于0.001mm的顆粒），生成還是比較困難的，尤其是顆粒尺寸懸殊較大時。
展開 在空間中生成剛性顆粒（注意是剛性顆粒）有下列幾種方法：
1.修改關鍵字，構建粒子生成器模型生成隨機分布剛性顆粒
2.使用python語言直接在ABAQUS中生成顆粒，并進行剛體綁定，使其成為剛性顆粒，或者直接生成解析剛體或離散剛體。
方法1生成顆粒的隨機性較好，操作簡單。方法2直接在ABAQUS界面生成顆粒，當所需顆粒數量以萬為計量單位時，在前處理界面時就會卡死，對顯卡要求極高。因此，在僅考慮到這些弊端情況下，就已經使研究人員頭皮發麻，無從下手。
在一些特定應用場合下，比如所需顆粒數量數以萬計，我們只能采用方法1生成顆粒，但我們不僅僅是需要顆粒，還需將這些顆粒與其它模型進行耦合求解計算，這個時候粒子生成器就會有局限性。此外，考慮到顆粒在空間中排布的多樣性，比如最典型的高斯分布，那么粒子生成器很難做到一步到位生成所需分布特征的顆粒。
我們今天介紹的通過python編程操作ABAQUS輸入文件生成PD3D單元顆粒，其可操作性更強，我們可以不采用粒子生成器內部定義的隨機算法生成顆粒，用戶可以根據需求自定義顆粒分布算法，以契合實際工況。此外，可省去粒子生成顆粒的分析步，直接進行工況建模求解計算。
本貼只是個人興趣，只提供思路，不提供源碼，用戶需了解ABAQUS的inp文件的書寫規則、python操作文件語法和生成顆粒的底層邏輯(分布模型)。感興趣的可以私信，提供編寫思路。
下面我們采用這一方法生成直徑2mm、3mm、4mm和5mm的混合顆粒，數量為1000。具體生成結果如下圖所示。
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上一期提到，最近解決了纖維軌跡到三維網格生成技術。
熟悉我們號的朋友應該也發現了，如果說“靜界有限元”有什么特色的話，那一定是圍繞工程問題，具有系統性的解決方案和配套技術。我們在仿真、試驗的同時，長期致力于各種配套軟件工具的開發，做一個東西對應開發一套軟件，讓其他人也能用。
很多事的根源，都要追溯到開頭。開頭是怎么開的，很大程度會影響一個人的后續職業生涯。
此示例主要設計一個衍射光學原件以將光偏折到x軸方向。
關鍵字：衍射光學，衍射光學元件，擴散器，線焦點
需要的工具箱：衍射光學工具箱
相關案例：D0.002；DO.003
相關教程：144.01
1.建模任務
輸入光束參數
波長：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：700um
期望輸出場參數
此示例主要設計一個衍射光學原件以將光偏折到x軸方向。
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1.建模任務
輸入光束參數
波長：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：700um
期望輸出場參數
此案例演示了設計和優化衍射光學元件的（DOE）作為光擴散器，來生成矩形高帽圖樣。
1.建模任務
DOE：擴散器
直徑：1.4mm X 1.4mm
相位等級：2
像素尺寸：>1um
2.照明光束參數
?波長：632.8nmm
?激光光束直徑（1/e2）：700um
3.期望輸出場參數
此應用案例演示了通過使用一個位圖文件來設計一個衍射光學元件（DOE）以用于光擴散器來生成一個光圖案。
1.建模任務
2.照明光束參數
?波長：532nm
?激光光束直徑（1/e2）：500um
3.期望輸出場參數
?位圖文件：DO.003_Diffuser_for_2D_Light_Mark_
摘要
衍射光學元件可用作光擴散器，生成定制的照明圖案。在這個例子中，生成LightTrans商標的散射器由VirtualLab中的迭代傅里葉變換算法（IFTA）設計。通過引入不同的限制，獲得了包含連續和四級離散相位函數的兩個設計，并分析了它們的性能。
設計任務
結果
文件信息
DO.007（2.2）
這個案例演示了如何設計和優化一個二元衍射光學元件（DOE），并將其作為光束分束元件以來生成一個2D光斑陣列從而表示一個由bitmap文件定義的光圖案。
1.建模任務
2.照明光束參數
?波長：532nm
?激光光束直徑（1/e2）：500um
3.理想輸出場參數
?位圖文件：DO.007_
光束整形＞折射光學
任務描述
亮點
用戶友好界面引導設計一個光束整形元件，從而將高斯激光光束整形成一個圓形平頂光束。
說明：光源
說明：光束整形元件
說明：定義優化函數
說明：探測器
結果：整形光束&轉換值
文件為inp文件，通過編輯關鍵字調用ABAQUS的粒子生成器，生成直徑尺寸不同的粒子，模型中的篩網振動，將不同大小的粒子進行篩選，通過本案例您將學會如何通過編輯關鍵字在ABAQUS中生成不同直徑的DEM粒子。
