EROSION的案例
關于是否需要設置*MAT_ADD_EROSION的問題
關于是否需要設置*MAT_ADD_EROSION的問題
假設我們要計算一個高速運動的子彈打穿鋼板的問題。按照我們的設想，當子彈動量足夠大的時候，鋼板會被打穿，也就是鋼板上會有個洞，如何模擬出這個洞，就要用到*MAT_ADD_EROSION。
在計算的時候，如果我們用的材料本構模型不含破壞準則（failure criteria，這個后邊解釋），我們會看到的計算結果是，鋼板在子彈的作用下局部有很大變形，但是無論子彈打多遠，鋼板就像柔軟的橡皮筋似的不會斷裂，顯然這是不符合實際情況的。為了讓鋼板斷裂，我們可以在原有的材料本構模型基礎上，使用*MAT_ADD_EROSION的關鍵字。
*MAT_ADD_EROSION是針對某一種材料模型，設定破壞準則（failure criteria）。比如可以對鋼板的材料進行設定，當最大壓力，主應力，最大主應變，剪應變等等達到某一人為設定的數值時，相對應的單元就被刪除(erosion)。所設定的各個破壞準則是相互獨立的，任一一個滿足的時候，相對應的單元即被刪除（erosion）。
某些LS-DYNA程序提供的材料本構模型，帶有可設定的破壞準則（failure criteria），并刪除達到破壞條件的單元(erosion)，比如*MAT_024 (*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)——常用的彈塑性材料之一,在其參數設置中，有一項是FAIL，如果所設數值大于0，就相當于定義了材料破壞時候的塑性應變，當某一個單元的塑性應變達到這個數值的時候，就會被刪除（erosion），而不用額外通過*MAT_ADD_EROSION來設定。
展開 MAT_ADD_EROSION 關鍵字定義材料失效及其案例應用 ￥20
MAT_ADD_EROSION 關鍵字的案例應用
MAT_ADD_EROSION是針對某一種材料模型，設定破壞準則（failure criteria）。比如可以對鋼板的材料進行設定，當最大壓力，主應力，最大主應變，剪應變等等達到某一人為設定的數值時，相對應的單元就被刪除(erosion)。所設定的各個破壞準則是相互獨立的，任何一個滿足的時候，相對應的單元即被刪除（erosion）。
帶有缺口平板拉伸破壞為例
拉伸斷裂破壞結果動圖（含損傷失效）
初始模型
拉伸破壞動圖（不含損傷失效）
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。更多知識點、注意點見收費部分。
展開 自回歸式語言XLNet模型的文本生成試驗
Shear loss is an important mechanism for fracture loss in rocky slope and is a major cause of erosion and erosion-induced sedimentation. The erosion of rocks and sediments by erosion is the most important source of sedimentary and igneous rocks in the U.S. Geological Survey has estimated that about 1.5 million tons per year are lost to erosion by the United States. The erosion rate is estimated to be about 1% per million years for the entire continental shelf and at 2% per Million Years for all other continental shelves. In addition, erosion rates are estimated at about 2.0 % per 100 m2 of surface area for both continental and sub-continental shelf. "
顯然這個結果不是我們期望的，作為比較，使用gpt2-large模型運行，結果顯示gpt2-large生成的文本質量比XLNet好。
展開 Workbench LS-DYNA聯合LSPP進行玻璃破碎分析
*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS材料本構可以模擬玻璃、陶瓷等脆性材料，配合*MAT_ADD_EROSION定義材料失效，但在Workbench中不支持此類材料本構，我們在LS-Prepost輸入*MAT__JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS和*MAT_ADD_EROSION參數，如圖1-圖2所示，并生成相應的K文件，如圖3所示，為后續在workbench分析做準備。
圖1 *MAT__JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS材料參數
圖2 *MAT_ADD_EROSION參數
圖3 k文件
在DesignModeler中建力小球撞擊玻璃的分析模型，如圖4所示，將小球定義為剛體，在玻璃體下插入命令command，即Keyword Snippet，將k文件中的*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS命令復制過來，這樣就定義了玻璃的材料參數，如圖5所示。
圖4小球撞擊玻璃分析模型
圖5定義玻璃材料參數
在LS DYNA分析設置中，插入Keyword Snippet，將k文件中的*MAT_ADD_EROSION命令復制過來，這樣就定義了玻璃的失效模式，如圖6所示。
圖6定義玻璃失效模式
接下來可以正常的劃分網格、定義小球的初速度以及玻璃的邊界條件，如圖6、圖7所示，小球初速度100m/s，玻璃四周固定，求解時長0.0005s。
圖6網格劃分
圖7邊界條件
通過LS-Prepost查看求解結果，如圖8所示。
圖8玻璃破碎過程
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320科技工作室
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彈丸沖擊侵徹平板（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節）
erode_proj_and_plate.inp
Model of impact of eroding projectile into eroding plate without nodal erosion.
erode_proj_and_plate2.inp
Model of impact of eroding projectile into eroding plate with nodal erosion.
lsdyna隨機磨料水射流破巖
前三個圖為不加add erosion，后兩個圖為添加add erosion。
可提供代做，歡迎大家騷擾。
movie_000.mp4
movie_001.mp4
movie_002.mp4
剖視-1.mp4
損傷-1.mp4
FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬
輸入云圖名稱為“erosion”，單擊OK按鈕進入云圖設定面板。
（3）在Geometry（幾何）選項卡中Locations選擇wall document，Variable選擇Dpm Erosion Rate Finnie，單擊Apply按鈕創建腐蝕速率云圖。
*ALE_STRUCTURED_FSI
5 Erosion Coupling 邊耦合：邊緣耦合是自動的。殼段被挑出，暴露的邊緣被耦合。不需要* CONSTRAINED _ LAGRANGE _ IN _ SOLID _ EDGE。
6 Erosion Coupling 侵蝕耦合：固體單元的侵蝕會改變耦合段。屬于侵蝕元素的片段需要刪除，新暴露的片段需要增加。在* CONSTRAINED _ LAGRANGE _ IN _ SOLID中，需要指定CTYPE = 5以激活該段修改算法。在新的* ALE _ STRUCTURED _ FSI中，這個過程一直處于開啟狀態，不需要標志。
*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID存在的問題
泄漏很難控制
沒有對MPP并行計算進行優化
展開 關于 Ls-Dyna中材料失效準則的定義
裂紋的形成有兩種方式，一種是定義單元失效準則（*mat_add_erosion關鍵字），這種在定義的時候裂紋部位的網格必須足夠的密，否則大量單元時效對結算結果會有較大影響；另一種是定義節點約束失效形成裂紋，方法是單元之間不是通過共節點進行連接，而是相互獨立的，通過定義失效約束進行連接，這種方法的問題在于建立模型的過程比較復雜。
LS-DYNA侵蝕算法--定義材料失效
這時就需要額外的失效準則定義，DYNA提供的*MAT_ADD_EROSION關鍵字可以模擬材料失效從而防止單元發生與實際不相符的大變形，可直觀的反映混凝土在撞擊下遭到破壞而形成孔洞的情形。
使用該算法時，需要注意兩點，一是模型中開裂破壞的部分必須劃分較密的網格，否則大量單元失效將導致計算結果較大的誤差；二是選取適當的失效判定依據和閾值，EROSION算法可以通過定義失效應力、失效應變、失效時間等多種閾值控制單元失效，閾值太小，單元過早刪除，或閾值太大，單元發生了不切實際的大變形，均會導致結果產生較大的誤差。因此，計算中應當根據計算結果和試驗結果的對照來確定閾值。
混凝土采用上文中所介紹的塑性損傷模型Concrete_Damage_Rel3，只需輸入其抗壓強度（注意數值為負）和單位轉換系數即可，其余參數由程序自動生成，取混凝土單元失效主應變閾值為0.17[54]。
下面是采用了侵蝕算法后的仿真結果和實驗比較：
當發動機以150 m/s的速度撞擊混凝土板時，鋼筋混凝土板表面被穿透，背面混凝土剝落，露出了內部的鋼筋結構，與試驗結果一致，這種現象被描述為結痂模式（Scabbing Mode），如圖所示；
(a) 發動機穿透鋼筋混凝土板表面 (b) 撞擊背面出現剝落
(c) 試驗結果（單位：mm）
發動機以150 m/s速度撞擊鋼筋混凝土板的數值模擬結果與試驗對比
展開 你不知道的CAE小常識（三十二）
用到*mat_add_erosion關鍵字，對于這個關鍵字有幾個需要注意的地方。
1、材料的通用性準則：
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能本身是為了克服有限元本身的缺陷的一項方法，由于有限元本身就是基于連續介質力學的，而在連續介質理學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大?。┖?，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。
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CAE小常識系列：你不知道的CAE小常識（二）
需要用到*mat_add_erosion關鍵字，對于這個關鍵字有幾個需要注意的地方。
1、材料的通用性破壞準則：
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是*MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。
注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大?。┖?，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。
展開 ls-dyna知識（上）
需要用到 *mat_add_erosion關鍵字，對于這個關鍵字有幾個需要注意的地方。
1、材料的通用性破壞準則：`
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是 *MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。
注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大?。┖螅瑢⒁粋€單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。
展開 基于fluent的煙氣輪機流場分析及動葉片沖蝕磨損的數值模擬
點擊define→turbo topology，將new-topology-2命名為jingye，點擊邊界條件類型，再點擊對應面，點擊modify，如圖5.1；
圖5.1
2、定義中徑截面：點擊surface→ISO-surface，surface of constant選擇grid、spanwise coordinate，ISO-values為0.5，new surface name為zhongjingjiemian，點擊create，如圖5.2；
圖5.2
3、顯示沖蝕磨損云圖：點擊display→contours，contours of選擇discrete phase model、DPM erosion，surfaces下選擇pressure，點擊display，如圖5.3，可顯示動葉壓力面沖蝕磨損云圖；
圖5.3
4、顯示顆粒特性：點擊display→particle tracks，選擇injection-0，點擊display，如圖5.4，可顯示顆粒在空間的分布規律及其他特性；
圖5.4
5、顯示沖蝕磨損沿軸向的分布規律：點擊plot→XY plot，Y axis function選擇discrete phase model、DPM erosion，X axis function選擇direction vector，surfaces選擇pressure，點擊plot，如圖5.5；
圖5.5
展開 如何在LS-DYNA中選擇合適的先進數值計算方法進行動態破壞分析
一般有如下五種方式：
Element erosion單元刪除法。這是一種傳統的方法，采用有限元法，材料一旦滿足了一個準則以后就刪除；
擴展有限元法XFEM。通過Shape function(形函數)在插值空間里面將材料分成兩部分；
Cohesive failure方法。即在兩個固體單元之間增加一層有厚度或者沒有厚度的Cohesive單元,如果增加的Cohesive單元破壞了，說明材料分開了；
Numerical failure方法。例如SPH（上圖中Initial圖示），中心藍點Xi和黑點相互關聯，然而隨著拉伸的進行，在搜索Xi單元的近鄰時已無法找到。上圖中Numerical Failure（instability）圖示中，玫紅色的點與藍點之間的聯系中斷，此時可以認定材料損傷的發生，實際上是一種instability；
Bond failure方法。LS-DYNA開發了一種特殊的方法，即Bond failure。該方法基于無網格法,可通過斷掉圖中紅點及藍點之間的聯系來自由的表達材料的破壞和分離。
1）Element erosion單元刪除的主要方法是Finite Element，破壞準則是EPS等效塑性應變或損傷模型（Damage mode），使用該方法時一旦刪除單元，相應區域的mesh，質量和能動量（energy momentum）全部丟失；
2）Bond failure中，雖然物質點之間的聯系中斷了，但是相應的質量和動量都還在，該特性在材料加工過程中十分重要，會提供材料的額外強度支撐。該斷裂方法在LS-DYNA中主要為SPG應用。
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