abaqus自由表面的案例
沸騰流仿真（伴隨有相變化的自由表面流仿真）
沸騰流雖然在熱交換器，冷卻系統等許多工業領域中有廣泛的應用，但其流動方式會隨液體與傳熱表面的溫度差等因素而發生變化，是一種復雜的流動。如果從微觀尺度來著手處理沸騰流問題，就必須對傳熱表面氣泡核的生成，及其隨后的發展，脫離等過程一一建立模型，目前尚缺乏普遍適用的模擬方法。因此，只能從宏觀途徑來加以考慮。
圖21.1中展示的是，通過自由表面流仿真中的VOF法來模擬沸騰流，對蒸發和冷凝（液化）這樣的相變化過程，用F值（即流體體積率）的增減來加以表示，從而建立模型。同時，還考慮潛熱的吸收和釋放，以及因氣液態密度差引起的體積的增減。上述諸量的變化，在局部區域取得平衡。在此假定的前提下，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Lee于1980年提出了有關蒸發和冷凝的一系列基礎方程式，從而建立起一個完整的模型。圖21.2就是Lee建立的模型，各個流體單元內的液體溫度若高于飽和溫度（即沸點）就蒸發，反之就液化。從這一假定出發，根據液體溫度與飽和溫度之間的差，同時考慮氣體與液體密度的不同，從而計算出相變化量的大小。
圖21.1 沸騰流的建模
圖21.2 Lee建立的模型
接下來，打算介紹這一章的模擬實例。作為第一個實例，首先來看一下圖21.3。在一個注了水的方形容器的底部加熱，我們來模擬從液相到氣相的相變化過程。圖中展示了VOF值為0.5的等值面。容器底部被加熱，產生了氣相（即氣泡），由于浮力的作用，氣泡徐徐上升，整個過程歷歷在目。
圖21.3 模擬實例之一：在容器底部加熱
另外，在氣相和液相之間的產生相變化時，物質的密度也隨之發生變化。一般說來，氣相的密度要比液相的小。在一個封閉的空間里，如果發生液相到氣相的相變化，其內部的壓力就會隨之增大。作為封閉空間的一個仿真實例，我們將嘗試對圖21.4所示的咖啡虹吸壺進行模擬。與上例中一樣，對容器底部加熱。
展開 案例分享 | 利用自由表面和動力學功能仿真分析巡航船的船姿
自由表面的計算采用VOF法，物體的運動利用動力學功能。通過船側有無鰭的兩種類型，用重量從重心位置移動時產生的橫向傾斜角的比較來評價船體航行穩定性。
仿真結果與實測的比較
圖1
圖2
圖1是重量向圖右移動時傾斜角的仿真結果與實驗的比
較。
圖中的基準位置是橫向傾斜角為0[deg] 的船體位置。
圖2是橫向傾斜角的仿真與實驗結果的比較。
從結果可
以確認鰭對船體姿勢起到的穩定作用，而且仿真與實驗的
結果基本吻合。
由粒子再現水滴的飛濺
通過流體體積率的輸送來捕捉自由表面的VOF 法，要表現水
面上飛濺的水滴是困難的。
本研究中，由波浪產生的水花以
質量粒子來再現。
圖中是從兩個方向觀察到的VOF 值為0.5
的界面與粒子飛濺的模樣，再現了VOF 法不能捕捉的水滴（粒
子）飛濺。
小結
利用
MSC Cradle仿真了小型船舶的航行姿勢，并對其航行穩定性做了考察。通過仿真確認了在船側設置鰭的效果，得到的橫向傾斜角與實測相吻合的結果。對于船體縱傾的穩定可以利用同樣的仿真方法。
（此
文由MSC Cradle技術部提供
）
展開 模型庫中sloshing_tank自由面上通過邊界上的弱解形式施加表面張力
附件中兩個文件：一個是邊界上表面張力和接觸點潤濕的公式推導，還有一個就是改進后的sloshing_tank的例子，將原來的例子縮小了1000倍，以突顯表面張力的作用。
wetting_and_surface_tension.pdf
sloshing_small(1e-2)_reset.rar
案例分享 | 利用自由表面和動力學功能仿真分析巡航船的船姿
自由表面的計算采用VOF法，物體的運動利用動力學功能。通過船側有無鰭的兩種類型，用重量從重心位置移動時產生的橫向傾斜角的比較來評價船體航行穩定性。
仿真結果與實測的比較
圖1
圖2
圖1是重量向圖右移動時傾斜角的仿真結果與實驗的比
較。
圖中的基準位置是橫向傾斜角為0[deg] 的船體位置。
圖2是橫向傾斜角的仿真與實驗結果的比較。
從結果可
以確認鰭對船體姿勢起到的穩定作用，而且仿真與實驗的
結果基本吻合。
由粒子再現水滴的飛濺
通過流體體積率的輸送來捕捉自由表面的VOF 法，要表現水
面上飛濺的水滴是困難的。
本研究中，由波浪產生的水花以
質量粒子來再現。
圖中是從兩個方向觀察到的VOF 值為0.5
的界面與粒子飛濺的模樣，再現了VOF 法不能捕捉的水滴（粒
子）飛濺。
小結
利用
MSC Cradle仿真了小型船舶的航行姿勢，并對其航行穩定性做了考察。通過仿真確認了在船側設置鰭的效果，得到的橫向傾斜角與實測相吻合的結果。對于船體縱傾的穩定可以利用同樣的仿真方法。
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abaqus的Fortran子程序中使用自由格式
在上一篇文章Fortran語言的自由格式與固定格式中，曾經討論過Abaqus的Fortran子程序在默認狀態下只能使用固定格式，而實際上自由格式更為靈活好用，其一行不受72個字符的限制，并且可以將多個語句寫在同一行，同時續行符相對于固定格式也更為好用。本文主要描述下如何實現在abaqus中采用Fortran自由格式編程。
以幫助文檔中的經典塑性UMAT子程序為例：
（1）打開Abaqus documentation，點擊Abaqus Verification Guide，并進入UMAT AND UHYPER下的input files；
（2）下載inp文件及f子程序，用文本編輯器打開umatmst3.f，可以看出其采用的是固定格式編寫；
（3）修改abaqus的運行環境，加入支持自由格式的設置：找到abaqus環境的配置文件，對于abaqus2020和abaqus2021版本，該文件為以下路徑的win86_64.env文件：
對于比較早的abaqus版本如abaqus6.14，該文件可能叫abaqus_v6.env。總之通過搜索等方式找到該文件并打開即可。
（4）在.env文件中加入使用自由格式的命令：
（5）將子程序修改為自由格式，需要修改的內容主要包括 續航符，注釋等。
展開 彈簧下樓梯Abaqus仿真，奇怪的自由落體行為之謎
可能大家都是小時候玩的了，今天咱們就用Abaqus來玩玩slinky下樓梯和“詭異”的自由落體，回味一下童年的樂趣。
案例1. slinky下樓梯仿真
它的軸向剛度 =0.002829095N/mm
一般的彈簧軸向剛度是多大呢？1~200N/mm !!! 相比之下，slinky幾乎沒有軸向剛度可言！
正因為這樣，slinky第一階梯走完之后，才有可能由收尾慣性段抵抗很小的軸向剛度，甩向下一階梯，并重復上一狀態。這是一個常規的動力學分析，材料屬性是普通的塑料線彈性本構，模型的重點還是在邊界條件的處理上，建模時以下兩點需要注意：
殼單元可以節省計算量，最開始我嘗試的思路是采用更簡單的beam，但是接觸處理起來不太方便，通過嘗試發現使用殼時彈簧會站的比較穩；
設置合適的邊界條件，保證走下第一個臺階時橫向位移不要超過臺階寬度，不然slinky很容易跑偏或整體滑下樓梯。
案例2. “詭異”的自由落體仿真
像上圖那樣丟過slinky的人可能會發現，它的底端，會神奇地表現出“反重力”的特點，是不是和你頭腦中的自由落體的感覺不太一樣？
為什么會這樣呢？
讓我們用Abaqus來一探究竟！
首先，要明白一個概念：初始應力狀態。一般情況下我們丟的東西初始狀態都很放松，所以都表現正常。這個slinky呢，在吊起來被釋放之前，由于重力，體內儲存了大量的應變能，也就是通常說的彈性勢能，那么，約束解除之后，應變能去哪了？
先看看力學過程，這個仿真可以分兩個過程，第一個過程是求解彈簧在重力作用下變形的靜力學過程；第二個過程是求解變形后的彈簧在重力作用下自由落體的動力學過程。
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項目承接：承接平臺分發的各類ABAQUS仿真需求，涵蓋結構靜力學/動力學、非線性分析（接觸/材料非線性）、熱-力耦合、顯式動力學（Explicit） 等方向。
技術支持：根據客戶提供的模型或圖紙，獨立完成幾何清理、網格劃分、求解設置、結果后處理及仿真報告撰寫。
專業背景：
本科及以上學歷（優秀的在讀本碩博士亦可），力學、機械工程、車輛工程、材料科學與工程等相關專業。
具備扎實的有限元理論功底，熟悉材料力學、彈塑性力學、振動理論等基礎學科 -
軟件技能：
精通 Abaqus/CAE 軟件，熟練掌握Standard與Explicit求解器。
熟練使用HyperMesh或ANSA等專業前處理軟件者優先。
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展開 基于abaqus的鋼球振動沖擊金屬表面
基于abaqus的鋼球振動沖擊金屬表面。鋼球在X方向做勻速平動，Z軸做順時針轉動，Y方向做簡諧振動，沖擊金屬表面。可在結果中觀察金屬塊的應力應變、溫度分布、表面形貌，晶粒細化，殘余應力等情況。
abaqus的Fortran子程序中使用自由格式與固定格式
帖子Fortran語言的自由格式與固定格式指出Abaqus的Fortran子程序在默認狀態下只能使用固定格式，而實際上自由格式更為靈活好用，其一行不受72個字符的限制，并且可以將多個語句寫在同一行，同時續行符相對于固定格式也更為好用。同時自由格式能夠采用很多現代Fortran的語法來編寫程序，簡化程序編寫，有相當大的優勢。另外一方面，目前現存很多代碼，課題組祖傳程序大多是固定格式編寫，這些代碼量多，質量久經考驗，我們在新編代碼中又希望能使用他們，那么有沒有方法在一個文件中同時使用兩種風格的代碼呢。答案是可以的，本文主要描述下如何實現在abaqus中采用Fortran自由格式編程以及自由格式和固定格式混編。
以for文件默認是固定格式，可以通過!DIR$ FREEFORM 和 !DIR$ NOFREEFORM 分別控制代碼個編譯格式。以下兩個例子詳細描述。
1. 文檔中自由格式和固定格式混合。
計算結果：
2. 一個子程序中自由格式和固定格式混寫。
這種情況基本很少遇到，這是個騷操作，我也不過多介紹，直接搬運IVF官方例子：
總結：Abaqus的for文件可以采用自由格式編寫，或者自由格式和固定格式混編。只需要在文件中加上!DIR$ FREEFORM 和 !DIR$ NOFREEFORM 進行格式控制就行，不用修改環境文件和使用格式轉換鵝毛筆，這種方法簡單實用，希望對大家有所幫助。
展開 ABAQUS粗糙表面模型生成插件
ABAQUS粗糙表面模型生成插件
ABAQUS隨機粗糙度表面地形建模
本案例介紹在ABAQUS內建立三維隨機粗糙度表面或地形圖模型，并通過隨機粗糙度表面進行簡單的動力學模擬。
首先采用CAD隨機粗糙度表面插件建立三維隨機粗糙度實體幾何模型，并將模型導出為iges格式文件。
在ABAQUS內將隨機粗糙度表面文件以部件的形式進行導入。
為了動力學模擬的需要，這里新建一個球體部件，并將其與粗糙度表面進行裝配，球體置于粗糙度表面的任意位置。
設置球體與粗糙度表面間的相互作用，切向行為設置罰，法向行為設置硬接觸，并在載荷中設置重力并將模型下表面固定。
為模型劃分網格，單元形狀設置為四面體。
提交作業并查看球體在隨機粗糙度表面或特定地形中的運動路徑情況。
展開 
關于Abaqus UEL中RHS數組長度大于單元總自由度數的一些解釋
在Abaqus中，用戶自定義元素子程序（UEL）的開發需要遵循一些特定的規則和約定。其中一個關鍵約定是關于子程序中的RHS（右手邊）向量的維數，我最近在嘗試用UEL做一些二次開發，也發現了RHS向量的維數比單元的總自由度數多了4個這一現象，結合在站內一些同行的猜測，我認為這可能是由于Abaqus的內部工作方式所導致的。
首先，有同行懷疑是因為用了四節點單元，所以多了四個，我開發的單元是12個節點的，依然多了四個維度，因此排除是單元內節點個數導致的。
在Abaqus中，RHS向量的維數實際上包括了除了單元的位移自由度外的其他項，這些項用于處理多種情況，例如：
體積力和表面力的計算：RHS向量可能包括用于計算體積力和表面力的額外自由度。這些自由度用于存儲單元內的體積力和表面力的貢獻。
約束和邊界條件：Abaqus可能需要額外的自由度來處理約束條件和邊界條件，以確保數值穩定性和正確的求解結果。
內部狀態變量：某些材料模型和非線性分析可能需要存儲和更新一些內部狀態變量，這些變量也可以占用RHS向量中的額外位置。
因此，RHS向量的維數不僅僅包括單元的位移自由度，還包括其他與分析和模型特性相關的項。這是Abaqus設計的一部分，旨在確保通用性和可擴展性，以處理各種復雜的問題。其中我認為可擴展性是一項比較重要的應用，我目前所做的工作可能會利用到這一點，等有結果了會繼續更新。
展開 abaqus根據規范更改表面粗糙度 ￥50
python代碼：依據FFT變換生成不同等級的路面粗糙度
abaqus粗糙表面的微動磨損分析
本文基于Abaqus分析了粗糙表面的微動磨損行為。
進行粗糙表面的微動磨損分析，首先需要建立粗糙表面的幾何模型。試驗表明分形理論可以有效表征粗糙面的幾何特征。二維表面的輪廓由W-M分形函數確定
通過python結合式(1)可以得到模型輪廓如下。
圖 1 Python生成的輪廓
圖 2 粗糙面網格
磨損模型如下
通過umeshmotion子程序將式(2)磨損模型引入有限元分析。
壓頭上，法向施加固定載荷，切向施加周期性位移。計算得到的結果如下所示。
圖 3 光滑表面和粗糙表面磨損后的變形對比
展開 Abaqus鼓風機葉輪模態(自由+重力+離心力)及諧響應分析
[圖片]
