粒子生成器的案例
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 基于ABAQUS粒子生成器的DEM顆粒篩選 ￥80
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。
Abaqus DEM進階技術，指定顆粒級配
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 
基于python編程操作ABAQUS輸入文件生成PD3D單元顆粒
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。
展開 關于abaqus的顆粒生成器生成sph粒子
請問用abaqus的顆粒生成器生成sph粒子的時候，為什么我設置了質量流量，但是卻不起作用，改大改小相同時間內流出的粒子數都一樣
【FEM-DEM耦合】包裝袋填充-切割一體化生產線Abaqus建模
填裝
粒子生成器被用作實現顆粒產品的填裝，控制顆粒產生的幅值函數一共有兩個：流速與單位面積的質量流率，顆粒出口面積一定的情況下，我們可以通過協調二者的數值關系，再結合顆粒直徑等參數，以確保粒子生成器在指定的時間段內產生一定數目的顆粒。本模型中，在0.5秒的填充時間內，已完成包裝的袋子內分別生成了83、82、83、82、81、81顆粒子，平均數82，方差0.8，粒子生成器運行非常穩定，滿足模型需求。
每一包產品的顆粒數目
切割
切割的目的是實現包裝后的單個產品與筒料分離，Abaqus中可以基于單元刪除、連接器失效、cohesive、model change（explicit不支持）等技術來模擬分離，此模型中我們采用的是單元刪除，刀具的切割動作使用以下兩種方式都可以。
拉裂式切割與壓裂式切割
動作協調
填裝總是發生在封口之后，切割總是發生在填裝之后，如此往復循環，因此模型中需要指定彼此協調的、周期性的幅值函數以便控制各個機構的運動，這樣能保證各個部件的正確運作，所有涉及到的幅值函數如下。
展開 【DEM】基于移動面生成離散顆粒 ￥99.9
圖1-固定面上按粒度級配生成離散顆粒
Abaqus中支持生成DEM離散顆粒的inlet surface移動，包括廣義的surface縮放運動、和狹義的surface平動、旋轉、偏斜運動。幫組文檔也有介紹，很可惜沒提供這方面的案例。
圖2-DEM粒子生成器
這個問題也是有的學員在學習Abaqus DEM課程中常問到的一個。
下面我做個案例，說明一下關鍵步驟，如果你已經會使用*particle generator，那么在移動面上生成DEM顆粒其實很簡單。只需要對surface的耦合參考點施加平動或轉動速度、或調整surface單元節點位移（縮放surface面）就能實現。
------案例：
在一個按正弦曲線移動的圓形inlet上生成DEM粒子，定義X方向的平動和Y向的周期往復運動：
圖3-surface inlet的Y向運動定義
圖4-粒子生成器的inlet面按正弦曲線運動
圖5-離散顆粒在移動面上生成
展開 Abaqus中的“街溜子”單元
可變形剛性面
作用3：生成粒子
Surface單元還可以作為粒子生成器的出口（法向為inlet粒子流向），用來生成不同種類的顆粒（DEM/SPH/LKM），參考此公眾號之前推送的文章SPH粒子生成器。
粒子生成器出口
作用4：流體腔輔助面
在Fluid Cavity分析中，為了使流體腔閉合，可以在模型中添加Surface單元作為輔助，或者在多個氣室之間通過Surface單元建立隔膜。
爆胎模擬與多氣室氣簾
作用5：波浪顯示
Abaqus/AQUA分析后處理的時候，可以用Surface單元來顯示波浪的自由表面，使用時需注意網格劃分要足夠精細，以便捕捉波浪形狀。
?
AQUA分析波浪顯示
作用6：附加特征
Surface單元還可以給模型中的部件添加質量或其他特征。如果你經常用CEL方法，可能會知道目前Abaqus歐拉-拉格朗日接觸是不支持梁單元的，有這個限制作為前提，接下來這個案例應該算得上是“騷操作”了，剛形成這個思路時我還不確定可行性，建了個模型試算一下，竟然是可以的，后續會做一組Validation看看這種方法精度如何、有沒有實用價值。
歐拉單元與拉格朗日梁單元相互作用
我相信Surface單元的用處不止于此，大家使用的時候繼續拓展吧。
展開 abaqus粒子生成器應用-水射流破巖
前期更新的案例水射流破巖大多都是用的lsdyna，用lsdyna做水射流破碎巖石或者土壤相對來說還是比較簡單的
最近用abaqus的例子生成器也做了下水射流破巖，發現了幾個問題，調試也是相當的麻煩。
1.入射速度不穩定，有時速度會突然增大好多，生成的sph粒子亂飛
2.接觸不易調整，當射流破碎一定深度后便會和巖石穿透，沒有找到解決辦法
3.有時會報錯，沒有任何的錯誤信息
4.巖石失效采用哪種失效更加合理，暫時沒有找到合適的參數
附上幾張效果圖，歡迎大家評論和指點。
abaqus粒子生成器顆粒導出
導出部件為孤立網格，幾何編輯不能修改顆粒的孤立網格。如何才能把顆粒變成幾何體，用于下一步模擬計算，有償（能解決為前提）
lsdyna-dem離散元 ￥10
對于無限粒子生成器，abaqus需要編輯inp文件生成particale generator，語句較多，而在lsdyna中只需一個關鍵字，相對比較簡單。
本案例借鑒lsdyna官方文件的一個案例，做了修改，有需要做物料分析和噴丸強化等應用的小伙伴可以學習下。
兩個dem入射流，入射粒子粒徑不同，右側粒徑較大，平板可以繞中心軸轉動，由于右側粒子較大，因此平板向右傾斜。
說明：本案例參考官方文檔，適合基礎同學，本案例k文件大家根據需要購買學習。
免費網格劃分程序（支持粒子生成），有源代碼
原程序不支持粒子生成，我在原程序的基礎上添加了導出粒子的功能，原理很簡單，就是根據已生成的網格計算單元的中心及體積（注意，為通用起見，導出的是體積而不是粒子的質量，二維網格則是面積）。使用時，先讀入模型，進行網格劃分。然后在File-->Export Filetype里選擇Particles Format(我自己定義的選項），最后File-->Export Mesh就行了。附件是我添加粒子生成功能后編譯生成的可執行程序。
343765-Release.part03.rar
343761-Release.part01.rar
343762-Release.part02.rar
展開 Abaqus DEM分析前處理教學，通過Python腳本生成離散粒子
DEM分析常用于顆粒混合、篩選等物理過程，目前Abaqus GUI還不支持DEM顆粒建模，不過可以通過編輯關鍵字*particle generator或者運行Python腳本來實現，下面詳細地介紹通過Python腳本生成DEM顆粒單元的方法。
顆粒混合：
顆粒篩選：
首先將DEM部件按照實體建模，并劃分為C3D8R六面體單元，然后生成名為Galton_Board的inp文件。
DEM分析前處理過程：
打開Abaqus Command窗口，按照下面的格式運行solidtodem.py文件，藍框為工作路徑，紅框為剛才生成inp文件名稱，確保solidtodem.py文件與inp文件都在工作路徑內。
運行腳本：
運行完畢后，會生成一個dem_Galton_Board.inp文件，用其中的離散粒子單元替換Galton_Board.inp中的C3D8R單元，并保存。
替換單元：
這樣就完成了從C3D8R到離散粒子單元PD3D的轉化，再基于最新的Galton_Board.inp文件進行修改，定義一下顆粒密度、大小、阻尼與接觸等即可進行高爾頓板的DEM分析，詳細關鍵詞見上篇文章中提供的inp文件。
DEM分析也常與多體分析、流體分析等過程進行耦合，以便計算大量離散粒子對機構、流場的影響。
挖勺力計算：
DEM與流體耦合：
solidtodem.py腳本鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1t4ys7bSBvfRat-mOqtJfMg
提取碼：c9tm
展開 ABAQUS機械噴丸 ￥399
隨機噴丸
ABAQUS支持的四種粒子生成的概率密度函數
正態分布 對數正態分布 均勻分布 分段線性分布
深度方向殘余應力圖
機械噴丸包括：單彈丸、多彈丸和隨機彈丸
文件中多彈丸的建模采用陣列彈丸建模，隨機彈丸的建模參考：
基于ABAQUS的python不同噴丸角度的隨機彈丸噴丸插件_Python腳本 abaqus模擬噴丸-技術鄰 (jishulink.com)
上述移動式機械噴丸模擬只作為參考，只作為演示，具體理論精確控制參考：
ABAQUS粒子生成器如何控制粒子的生成個數_abaqus dem模擬 ABAQUS-技術鄰 (jishulink.com)
粒子透明下塑性應變動畫
上述動畫參考付費文件的隨機噴丸的第二個speed70.inp文件以及inp修改的最新txt文件以及最為準確的解釋
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