abaqus 離散單元
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus 離散單元的視頻教程
基于離散單元法的灌注過程分析-DEM-3D
本教程最大的亮點在于采用Discrete Element Method (離散單元法）對粉末狀材料進行了模擬。采用傳統的Lagrangian網格對漏斗和地面進行建模。二者之間通過關鍵字*DE_TO_SURFACE_COUPLING 進行計算數據的交換，從而實現粉末材料和結構體的相互作用。希望該視頻對大家的仿真工作有所幫助和啟發。
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ANSYS Fluent與Rocky DEM離散單元軟件的耦合計算功能介紹及案例演示
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abaqus 離散單元的實例教程
以將CAE中的C3D8R單元轉換為PC3D為例：
使用ABAQUS建模離散為C3D8R單元，然后生成input文件。之后用Python腳本將進行處理轉換即可（腳本見附件）。
這里需要注意的是Python腳本轉換后的input文件只是將有限元離散單元轉換為sph單元的文件，還需要自己去修改后才能用。
SPH.zip
腳本運行方法：
abaqus python solidtosph.py -inp <inputFileName> -part
離散單元法的原理與之類似，其最核心的思想便是通過大量的顆粒單元來模擬實際的研究對象，通過求解每一個顆粒的運動狀態來反映實體結構或者微觀結構的力學行為。
離散單元法的一般求解過程為：
將求解空間離散為離散元單元陣,并根據實際問題采用連接元件（即接觸模型）將相鄰單元連接起來；單元間相對位移是基本變量，由力與相對位移的關系可得到單元間法向和切向的作用力；對單元在各個方向上與其它單元間的作用力以及其它物理場對單元作用所引起的外力求合力和合力矩，根據牛頓運動第二定律求得單元的加速度；對其進行時間積分，得到單元的速度和位移。從而得到所有單元在任意時刻的速度、加速度、角速度、線位移和轉角等物理量。
在離散單元法中，接觸模型用來計算接觸力，進而計算顆粒的運動信息，是離散元法的理論核心。Cundall等最先提出的是簡單的彈簧-阻尼器接觸模型，如圖1 (a) 和 (b) 所示。圖中，kn、ks分別為法向和切向剛度，dn和ds分別為法向和切向阻尼。
圖1 接觸模型
上述接觸模型未考慮接觸上的顆粒滾動效應，顆粒容易發生轉動，導致數值模擬結果與實際情況有較大出入。Iwashita和Oda[3,4]引入接觸力矩，提出了抗滾動接觸模型，見圖1 (c)。圖中，kr和dr分別為滾轉剛度和滾轉阻尼。
3. Application Field
離散單元法的應用領域
隨著離散單元法理論的完善，該方法逐漸被人們所熟悉并應用于各個科學領域。
展開 離散單元法及其在巖土力學中的應用.part1.rar
離散單元法及其在巖土力學中的應用.part2.rar
離散單元法及其在巖土力學中的應用.part2.rar
離散單元法及其在巖土力學中的應用.part1.rar
顆粒離散單元法（DEM）由于對每個顆粒單元應用牛頓第二定律，在接觸位置應用力-位移定律并不斷更新，顆粒單元運動不受變形量的限制，在研究巖土體失穩大變形問題時優越性顯著。
為了能夠采用顆粒離散單元法（DEM）正確有效地模擬斜坡等巖土體震裂破壞及運動大變形的全過程，建立合理的DEM動力人工邊界顯得尤為關鍵。
本案例計算了在離散元PFC中進行人工邊界的兩種方法：（1）高阻尼法，（2）黏性人工邊界。同時還對固定人工邊界的情況進行了對比
其中高阻尼法的原理是為邊界處的顆粒設置局部阻尼系數為1.0，以避免邊界處的波動反射。
黏性人工邊界的方法則是基于人工邊界的理論實現的，（參考了這篇論文，表以敬意。周興濤,盛謙,崔臻,冷先倫,付曉東,馬亞麗娜.顆粒離散單元法動力人工邊界設置方法[J].巖土力學,2018,39(07):2671-2680+2690.）
顆粒離散單元數值模型的黏性邊界條件設置條件如下：
本算例實現了在顆粒流PFC對黏性人工邊界的模擬。本算例進行了一維波的測試，并模擬對比了兩種人工邊界的模擬方法。
首先建立模型，在邊界墻體的伺服功能下平衡模型：
刪除邊界墻體，對右側邊界附近的顆粒運動進行約束模擬邊界，對于高阻尼的方法模擬是為右側邊界處的顆粒設置局部阻尼系數為1.0。黏性人工邊界的方法則是對邊界顆粒施加荷載，吸收掉入射的波動能量，以模擬無限介質。為左側邊界附近的顆粒施加脈沖波。
固定邊界模型中部處球顆粒的水平速度時程曲線如下：
高阻尼邊界模型中部處球顆粒的水平速度時程曲線如下：
黏性邊界模型中部處球顆粒的水平速度時程曲線如下：
付費內容為算例的完整代碼。
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