sph-sph的案例
了解SPH的源流、特點、應用及在LS-DYNA中模擬的注意事項
文章從如下鏈接轉來http://forum.simwe.com/forum.phpmod=viewthread&tid=1040321&extra=&highlight=sph&page=1
非本人總結，只是覺得文章很棒，轉帖到此！ 作者IDsongerking，如果原作者看到，如有冒犯，請告知，我立即刪帖！
目的：了解SPH的源流、特點、應用及在LS-DYNA中模擬的注意事項。
專題結構：
1.什么是SPH；
2.SPH方法的基本思想；
3. LS-DYNA/SPH如何實現SPH的（SPH程序實現思路）；
4.SPH方法模擬中常見問題；
1.什么是SPH？SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)， 光滑粒子流體動力學方法，又叫光滑質點流體動力學方法，簡稱粒子法、SPH方法。
1）SPH方法的誕生SPH方法于1977分別同時由Lucy以及Gingold和Monaghan提出，用于解決無邊界的天體物理三維流體自引力問題和模擬連續介質流問題。1994年Benz等人利用該方法模擬了固體力學應力波傳播問題。隨后，Monaghan在自由表面流和重力流等非連續不可壓縮流體力學問題上給出了很好的計算結果（1994，1996年）。
2）SPH方法的應用發展概述自從上世紀90年代初，SPH方法的應用擴展到多個領域的計算力學之中，在固體的侵徹沖擊、爆炸與高速沖擊科學、流體動力學、二相流、磁流體動力學以及材料動載響應等領域取得了長足進展，國內主要方向集中在SPH在沖擊動力學方面的應用。
3）SPH方法的應用領域概述在光滑粒子流體動力學方法里面，系統的狀態是用一系列的粒子來描述的，這些粒子包含了獨自的材料性質，而且服從運動的守恒控制方程。
展開 應用abaqus的SPH技術分析【彈體穿靶模型】以及教程
sph_hm.rar
2：從hm導出的文件已在上面的文件包里面給出，這個inp文件將是我們后面編輯inp文件的主體文件，可以先保存為sph_input.inp,
然后，通過PYTHON腳本進行處理
需要注意的是，因為含有多個部分，所以輸入命令改為：abaqus python solidtosph.py -inp <inputFileName>
3：生成新的inp文件，打開這個inp文件會發現，里面的C3D8/C3D8R/C3D8I單元全被轉換為了PC3D單元，因為我在hm中對靶體的sph部分與
非sph部分以及彈體分別建立了單元集，所以這個新生成的inp文件里面會有3個PC3D單元集，將其中代表SPH區域的單元集復制過來，覆蓋
sph_input.inp中原為C3D8R單元集的SPH部分。
4：建立面集：首先將SPH區域基于單元集建立節點集，再基于節點集建立面，這個面用于后面與彈體的接觸以及與非sph區域的銜接，相應
命令行：*nset,nset=nplate,elset=sph（SPH區域單元集）
**
*surface,name=nodes,type=node
nplate
其次將非SPH區域基于單元集建立face，用來與SPH區域建立銜接。
第三，將彈體基于單元集建立face,用來定義與SPH區域的接觸。
展開 【公益帖】LS-DYNA SPH方法使用注意事項(穿透和常規問題)
Yes 如果是對稱面，不建議使用，建議用SPH專有的對稱邊界條件
6）SPH專用邊界關鍵字：*Boundary_SPH_Flow, *Boundary_SPH_Symmetry_Plane.前者用于施加流體邊界，后者用于虛粒子配置。
7) LS-DYNA/SPH模型的建立方法：把有限元模型用LS-DYNA生成K文件，用文本編輯器編輯K文件，刪除*ELEMENT_SOID、*SECTION_SOLID等Lagrange單元信息，添加SPH質點及其相關屬性*ELEMENT_SPH、*SECTION_SPH和*CONTROL_SPH等關鍵字，保存修改后的單元類型、材料類型及參數、接觸方式、節點編號等設置，重新生成K文件。單元網格劃分一定要均勻，單元質量=總質量/粒子總數。由于是無網格方法，SPH算法要求粒子的初始質量和坐標滿足一定的條件：所有的SPH粒子應具有相同的質量，即同種材料的粒子（具有相同的初始密度）具有相同的體積。
8）如何進行SPH-FEM聯合仿真：SPH方法中node與element其實是一一對應的關系，聯合仿真一般用接觸來實現，SPH接觸一般采用node形式，FEM接觸可進行選擇node或者element。 基礎理論與工程實踐一書中有彈體侵徹靶板的FE/SPH耦合計算實例
ANSYS+11_0_LS-DYNA基礎理論與工程實踐.pdf
9）虛粒子多少層合適：個人建議不低于3層
展開 SPH切削模擬的一些經驗
1 金屬切削
刀具設置成剛體，用網格劃分；工件用SPH劃分。
幾個K文件：一個”conventionalcutting”, 單位制cm-g-μs；一個”microcutting”，這個K文件實在太大，我刪除了節點信息，但保留了其他所有關鍵字。（初期做的比較粗糙的模型，很多參數并未優化）
Fig.1 Conventional cutting
Fig2. Microcutting
2 幾點經驗
2.1 FEM與SPH的耦合
Sph一則計算效率不及fem，二來在邊界處理等問題上不如fem成熟。因此多有考慮大變形區域用sph，其他用網格劃分。兩部分需用*CONTACT_TIED_NODES_SURFACE連接，但請注意，網格密度與粒子密度不可相差太大，否則會出錯。
Fig3. FEM-SPH
2.2 熱力耦合
SPH支持熱力耦合分析（關鍵字請參考時黨勇那本書），但是我的經驗是：sph部件與剛體部件之間無法熱傳遞，如下圖，只有工件上有溫度場分布。聽別人說將刀具設置成彈性體，則可以分析，我沒有嘗試。
熱力耦合其實不難，在原K文件中添加熱分析相應關鍵字并修改幾個控制關鍵字即可，時黨勇那本書介紹的很仔細
Fig4. Temperature field
2.3 SPH邊界條件的施加
Sph專用邊界*SPH_SYMMETRY_PLANE。有人說sph不能用spc加約束，但我試驗的結果是sph也是可以用spc的，計算結果幾乎沒差別。也許其中另有微妙之處？
2.4關于兩個SPH部件的接觸.
展開 
ANSYS/LS-dyna基于SPH-FEM臺階拋擲爆破 ￥50
LS-DYNA中，通過FEM-SPH方法可較好地模擬爆破飛石的效果，該方法可用于研究碎塊的分布趨勢，飛濺速度、位移等運動軌跡，對于損傷的塊度、粒度分析則存在缺陷。
與自適應方法不同，炸藥與部分巖石區域為單獨的粒子算法，周圍巖石為拉格朗日單元算法，能節省大量的計算時間。粒子與粒子之間的作用不需要額外定義接觸，但是對于粒子的密度及粒子的個數需要合理控制，較多粒子數量可得到更好的爆破效果，同時會大幅提高計算時間，較少粒子則會導致單個粒子質量過大產生荷載集中現象。在調試過程中也發現，炸藥sph與巖石sph的數量需合理控制，否則將不會進行計算。
本文為臺階拋擲爆破案例，起爆后不同時間巖石運動形態如下：
可以看出，隨著時間的推移，臺階中部巖石移動速度逐漸高出上下兩端，致使巖體整體運動狀態呈現出一個中間鼓起、兩端略低的形態；
隨著深度的增加，各個測點的速度有所降低，同一高度處，各個測點的運動速度差別不大。
坡面巖石明顯移動時間大約在20ms，50ms時達到最大拋擲速度，最大初速度在之間23~30ms之間。
以下為案例k文件，可供大家參考
展開 【Abaqus無限射流沖擊】SPH和CEL方法
__biz=Mzg4NDg4MzIxOA==&mid=2247483831&idx=1&sn=c28246eff78d4dfa920c85a38b12343d&scene=21#wechat_redirect" rel="noopener noreferrer" target="_blank">【Abaqu SPH】 SPH方法分析侵徹</a></p>
FEM-SPH耦合算法高效性驗證及球形磨粒恒切深劃擦6H-SiC仿真
然后在LSDYNA的LS-PREPOST前后處理模塊打開保存的K文件，進行網格化工件的SPH替換、工件材料的替換、接觸約束邊界條件的設置等操作。對于SPH工件的轉化一定要注意實際建模尺寸與轉化成SPH尺寸之間的對應關系，在選用Solid Nodes SPH創建方法時，實際建模尺寸與SPH尺寸之間是對應相等的（本文選用此種方法創建SPH粒子），而在選用Solid Center方法創建SPH粒子時，轉化后的SPH粒子總長度是要小于實際建模尺寸的，這是由于Solid Center是將每個網格的中心點轉化為一個SPH粒子，這可以理解成每一個網格都簡化成一個具有網格質量位于網格中心的理想質點，因此網格轉化成點，在尺寸上就減少了一個粒子間隔長度。因此，選用Solid Nodes方法創建上方SPH工件，下方網格工件保留不作處理。之后設定SECTION-SPH關鍵字，選用材料模型MAT 110（JH-2），設定材料模型所需參數，并將材料關聯到工件Part；之后設定DEFINE-CURVE 關鍵字定義磨粒軌跡與速度并關聯到rigid Part部分。對磨粒的約束通過PRESCRIBED_MOTIOM_RIGID關鍵字定義，較為簡單，而對FEM-SPH耦合工件的接觸設置用固連點面接觸（TIED_NODE_TO_SURFACE）定義，這就避免了單純SPH工件需要定義關鍵字*BOUNDARY及 SPH_SYMMETRY_PLANE來對邊界處粒子進行約束。本文的FEM-SPH耦合之處除了工件之間的耦合，還有磨粒與SPH工件的耦合，對對磨粒與SPH工件的耦合接觸采用AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE 關鍵字進行定義。
展開 【LSDYNA操作技巧三】SPH后處理 ￥1
在用ANSYS/LSDYNA建立SPH或者FE-sph耦合模型進行后處理時候，因為SPH為獨特的粒子化建模方式，故在后處理中也有自己獨特的一些后處理方式。
除了常用的應力應變云圖、壓力云圖、損傷云圖外，針對SPH 部分，還可以觀看SPH密度變化、能量變化、相鄰粒子數變化、影響半徑、單元質量變化及1-8號定義的歷史變量。
具體操作如下：
【SPH切削模擬的一些經驗】
1 金屬切削
刀具設置成剛體，用網格劃分；工件用SPH劃分。
幾個K文件：一個”conventionalcutting”, 單位制cm-g-μs；一個”microcutting”，這個K文件實在太大，我刪除了節點信息，但保留了其他所有關鍵字。（初期做的比較粗糙的模型，很多參數并未優化）
2 幾點經驗
2.1 FEM與SPH的耦合
Sph一則計算效率不及fem，二來在邊界處理等問題上不如fem成熟。因此多有考慮大變形區域用sph，其他用網格劃分。兩部分需用*CONTACT_TIED_NODES_SURFACE連接，但請注意，網格密度與粒子密度不可相差太大，否則會出錯。
2.2 熱力耦合
SPH支持熱力耦合分析（關鍵字請參考時黨勇那本書），但是我的經驗是：sph部件與剛體部件之間無法熱傳遞，如下圖，只有工件上有溫度場分布。聽別人說將刀具設置成彈性體，則可以分析，我沒有嘗試。
熱力耦合其實不難，在原K文件中添加熱分析相應關鍵字并修改幾個控制關鍵字即可，時黨勇那本書介紹的很仔細。
2.3 SPH邊界條件的施加
Sph專用邊界*SPH_SYMMETRY_PLANE。有人說sph不能用spc加約束，但我試驗的結果是sph也是可以用spc的，計算結果幾乎沒差別。也許其中另有微妙之處？
2.4關于兩個SPH部件的接觸
兩個part（三維的——lstc官網的例子是二維的）都用sph粒子劃分是可以接觸的。此時不需要再設置接觸方式。不過sph不支持剛性材料，所以刀具要設置成彈性體才行。
展開 【SPH切削模擬的一些經驗】
1 金屬切削
刀具設置成剛體，用網格劃分；工件用SPH劃分。
幾個K文件：一個”conventionalcutting”, 單位制cm-g-μs；一個”microcutting”，這個K文件實在太大，我刪除了節點信息，但保留了其他所有關鍵字。（初期做的比較粗糙的模型，很多參數并未優化）
2 幾點經驗
2.1 FEM與SPH的耦合
Sph一則計算效率不及fem，二來在邊界處理等問題上不如fem成熟。因此多有考慮大變形區域用sph，其他用網格劃分。兩部分需用*CONTACT_TIED_NODES_SURFACE連接，但請注意，網格密度與粒子密度不可相差太大，否則會出錯。
2.2 熱力耦合
SPH支持熱力耦合分析（關鍵字請參考時黨勇那本書），但是我的經驗是：sph部件與剛體部件之間無法熱傳遞，如下圖，只有工件上有溫度場分布。聽別人說將刀具設置成彈性體，則可以分析，我沒有嘗試。
熱力耦合其實不難，在原K文件中添加熱分析相應關鍵字并修改幾個控制關鍵字即可，時黨勇那本書介紹的很仔細。
2.3 SPH邊界條件的施加
Sph專用邊界*SPH_SYMMETRY_PLANE。有人說sph不能用spc加約束，但我試驗的結果是sph也是可以用spc的，計算結果幾乎沒差別。也許其中另有微妙之處？
2.4關于兩個SPH部件的接觸
兩個part（三維的——lstc官網的例子是二維的）都用sph粒子劃分是可以接觸的。此時不需要再設置接觸方式。不過sph不支持剛性材料，所以刀具要設置成彈性體才行。
展開 SPH方法仿真模擬探討
仿真背景：
SPH一直是廣大仿真工作者更是我想研究透徹的一門技術，其優點很多但是缺點也相當明顯，沒有過硬的硬件配置還真的是經不住一次又一次的模型調試，在模擬的過程中，至今有好多問題我也沒有得到很有效的解決辦法或者說是沒有找到直接原因，就算是把問題解決了也是間接的，還需要各位一塊研究學習討論的。
工況簡介：
兩個小案例，都和水相關，我覺得SPH關注的重點還是SPH ELEMENT MASS和接觸設置上，如果有此專業方向造詣較高的專家們，還請不吝賜教開個貼詳細講解一下SPH這門讓人又愛又恨的技術。
結果動畫：
分享兩篇sph波浪模擬的文章
文中介紹了sph的計算原理并用sph進行了波浪模擬，和試驗做了對比，共同學習下
新建文件夾.part1.rar
新建文件夾.part2.rar
新建文件夾.part3.rar
[新建文件夾.part4.rar
LS-DYNA SPH聚能射流成型 ￥10
算例為SPH 三維聚能射流成型
炸藥為B炸藥
藥性罩材料為銅
sph單元 使用hypermesh生成
ls-prepost進行關鍵字添加，主要是添加SPH質點及其相關屬性*SECTION_SPH和*CONTROL_SPH等關鍵字，保存修改后的單元類型、材料類型及參數等設置，重新生成K文件。
求解后的結果如下圖
【Abaqus爆炸】 SPH方法分析彈頭侵徹爆破 ￥69
實際上上述侵徹爆破問題可以用SPH方法進行分析，而且SPH方法可以跟普通的拉格朗日單元分析類似進行操作，下面展示SPH方法的使用及注意事項。</p><h2 class="ql-align-center"><span style="color: rgb(25, 25, 25); background-color: rgb(255, 255, 255);">1.模型</span></h2><p><strong style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 25, 25);">模型概述</strong><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 25, 25);">：彈頭以500m/s撞擊靶板，其中PBX裝藥采用JWL狀態方程描述，設置延時起爆及起爆點，同時為了呈現爆炸產物的作用，保留產物不刪除。為了方便起見，彈頭和靶板采用相同材料，材料參數來自abaqus幫助文檔。
展開 生成SPH單元新的方法簡單有效，適合復雜幾何特征
通過ANSA生成SPH網格（適用于非規則幾何體）
該功能需在DYNA面板下實現，模型示意如下圖所示，為一封閉殼體空腔
1、切換到TANK模塊，操作見下圖
ANSA會對封閉幾何體進行自動識別，并彈出如下窗口，選擇inner
軟件切換到TANK截面。
并在右側出現如下菜單，我們需要使用如下幾個命令
點擊Volume——Level，可以查看到空腔的最大體積，也就是SPH單元充滿的體積
點擊STEP_Volume,可以查看不同液面高度時，空腔中液體的體積
下面開始生成SPH單元
點擊SPH，并輸入軟件計算出的最大體積，定義SPH粒子的密度，回車
新建一個SPH屬性，并雙擊賦予剛定義的SPH粒子
切換到DYNA面板，LOOK，sph單元生成了。
切換到DYNA面板，LOOK，sph單元生成了。
展開 