SPH粒子的案例
SPH光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法入門
注意，生成SPH粒子后原網(wǎng)格需要手動(dòng)刪除
最終生成的SPH粒子
三、SPH的定義
在SPH粒子生成之后需要添加關(guān)鍵字定義才可以進(jìn)行計(jì)算，添加*CONTROL_SPH設(shè)置IDIM 為 3，采用三維 SPH 粒子算法。添加*SECTION_SPH，設(shè)置粒子的光滑長(zhǎng)度，粒子的光滑長(zhǎng)度對(duì)計(jì)算效率及精度有重要影響。目的是在計(jì)算時(shí)任意粒子點(diǎn)周圍擁有足夠的質(zhì)點(diǎn)，以確保粒子點(diǎn)的連續(xù)變量近似有效。一般計(jì)算時(shí)取光滑長(zhǎng)度為1.2最后，將sph定義為一個(gè)part，在part界面里將未填寫的section, mat 等參數(shù)填寫完畢再進(jìn)行計(jì)算。
四、一些SPH粒子計(jì)算的例子
1.切削仿真
2.潰壩模型
3.土壤仿真
4.爆炸
展開(kāi) Abaqus SPH粒子生成技術(shù)【送inp】 ￥149.9
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202103/imgs/99d817ce28384935859e470f499a9105"></p><p class="ql-align-center"><strong>SPH粒子生成器-噴水口算例</strong></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p> <strong>03</strong></p><p><strong>復(fù)雜應(yīng)用案例</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202103/imgs/bc153ac7f5464c4b8d482bdb31d14ec4"></p><p> </p><p><br></p><p class="ql-align-justify">單純執(zhí)行SPH粒子生成沒(méi)有太大的實(shí)際作用，大多數(shù)情況下，我們還需要根據(jù)所分析問(wèn)題的特點(diǎn)，指定SPH粒子的人工粘度、內(nèi)核公式<span style="color: rgb(178, 178, 178);">（SPH/NSPH/XSPH）</span>、追蹤區(qū)域<span style="color: rgb(178, 178, 178);">（tracking box）</span>、流出控制<span style="color: rgb(178, 178, 178);">（outlet）</span>以及定義PC3D單元與其他單元的接觸。
展開(kāi) 有限單元轉(zhuǎn)化成SPH粒子 ￥10
用戶可先建立拉格朗日有限元模型，然后在分析開(kāi)始時(shí)或者變形顯著后將單元轉(zhuǎn)化為SPH粒子。通常，建立拉格朗日有限元網(wǎng)格相對(duì)容易，并且在小變形情況下其計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。而SPH方法更適合處理大變形問(wèn)題。</p><p> 首先，像通常情況一樣定義部件（part）。采用C3D8R，C3D6，C3D4減縮積分單元或者它們的組合對(duì)部件劃分網(wǎng)格。然后，當(dāng)滿足用戶定義的轉(zhuǎn)化準(zhǔn)則時(shí)，這些“母單元”（parent element）將轉(zhuǎn)化成SPH粒子。在母單元上定義的重力載荷，接觸，初始條件，質(zhì)量縮放以及輸出請(qǐng)求都會(huì)通過(guò)下文所述的直觀方式轉(zhuǎn)換到后生成的粒子中去。其中通過(guò)一個(gè)特殊公式（核函數(shù)）來(lái)確保在兩種建模方式之間實(shí)現(xiàn)最平滑的過(guò)渡。SPH技術(shù)支持ABAQUS/Explicit中的所有材料（包括用戶自定義材料）。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201903/3d4ac163e7ed48b0b9d3c613f20ea78a.png"></p><p> 母單元中每個(gè)等參方向生成3個(gè)粒子</p><ul><li>純手工翻譯自ABAQUS幫助文檔(章節(jié)15.2.2)，<strong>未經(jīng)許可，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載！</strong></li></ul><p><br></p>
展開(kāi) 基于lsdyna的SPH粒子流簡(jiǎn)易仿真 ￥10
SPH最為一種粒子方法，比較適合模擬大變形和流體流動(dòng)問(wèn)題。本案例基于LSDYNA軟件采用SPH粒子流做了簡(jiǎn)易的仿真應(yīng)用。
容器和缸體為SHELL單元，材料為*MAT20 RIGID；液體為SPH粒子流，材料采用*MAT006 NULL和狀態(tài)方程*EOS_LINEAR_POLYNORMAL，為了模擬流體，*MAT006 NULL中除了設(shè)置材料密度，還須設(shè)置流體粘度。
SPH粒子算法資料
目前對(duì)于高速?zèng)_擊問(wèn)題（HIV），sph粒子算法的優(yōu)勢(shì)非常明顯。本人貢獻(xiàn)出一份SPH粒子算法的詳細(xì)資料。希望對(duì)大家有用
sph_manual.part1.rar
sph_manual.part2.rar
sph_manual.part3.rar
LS-PREPOST中FEM單元的SPH粒子轉(zhuǎn)化過(guò)程（4.0以后版本）
LSPP版本為4.0以上（如果打開(kāi)初始界面為2.x版本界面，可以按F11切換）
1.設(shè)置SPH粒子
設(shè)置材料密度這一步比較關(guān)鍵
2.修改SPH粒子質(zhì)量
關(guān)于abaqus的顆粒生成器生成sph粒子
請(qǐng)問(wèn)用abaqus的顆粒生成器生成sph粒子的時(shí)候，為什么我設(shè)置了質(zhì)量流量，但是卻不起作用，改大改小相同時(shí)間內(nèi)流出的粒子數(shù)都一樣
ABAQUS中的光滑粒子流體動(dòng)力學(xué) ( SPH ) 方法
有限單元轉(zhuǎn)化成SPH粒子，可參考本人帖子：
https://www.yqgqt.org.cn/post/435476
概述
光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）方法是一種無(wú)網(wǎng)格數(shù)值方法。通常的有限元分析中需要定義節(jié)點(diǎn)和單元，而該方法用點(diǎn)的集合來(lái)描述給定的部件，無(wú)須定義單元。在SPH法中這些點(diǎn)通常被稱為粒子或擬顆粒。
圖1中對(duì)比了兩種方法。兩個(gè)離散模型描述的都是瓶子里裝的液體。左邊的模型是由流體占據(jù)的傳統(tǒng)四面體網(wǎng)格；在右邊，同樣的流體體積是由離散點(diǎn)的集合表示的。注意，后者情況下沒(méi)有網(wǎng)格連接這些點(diǎn)（粒子），它們無(wú)需像左邊傳統(tǒng)的有限元定義多節(jié)點(diǎn)單元從而保持連通性。在ABAQUS中除了直接定義SPH粒子外，還支持先定義傳統(tǒng)的連續(xù)單元，然后在分析開(kāi)始時(shí)或在分析過(guò)程中將單元網(wǎng)格自動(dòng)轉(zhuǎn)換成粒子。
圖1 有限單元和SPH顆粒的分布
光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)（SPH）是一種純拉格朗日方法，它允許通過(guò)插值性質(zhì)直接離散化一個(gè)給定的連續(xù)性方程組而無(wú)需定義空間網(wǎng)格。SPH的主要優(yōu)勢(shì)是無(wú)固定網(wǎng)格，對(duì)于流體流動(dòng)、結(jié)構(gòu)大變形和自由表面等難題，該方法處理得相對(duì)自然恰當(dāng)。
SPH的核心并非基于在壓縮中彼此碰撞或在張力作用下表現(xiàn)出粘性行為的離散顆粒(球)。相反，它是將連續(xù)偏微分方程組巧妙離散化的一種方法，這一點(diǎn)與有限元法非常相似。SPH利用插值來(lái)近似域中任意點(diǎn)的場(chǎng)變量值，粒子某個(gè)變量值通過(guò)對(duì)相鄰粒子對(duì)應(yīng)的值疊加求和來(lái)近似，這些粒子以下角標(biāo)j來(lái)區(qū)分，其核函數(shù)為W（非零）如下。
SPH的核心是核函數(shù)，它可以被理解為一種在一定光滑長(zhǎng)度h范圍內(nèi)其他臨近粒子對(duì)研究粒子影響程度的權(quán)函數(shù)，如圖2所示。其中，光滑長(zhǎng)度h決定了對(duì)某個(gè)點(diǎn)的插值產(chǎn)生影響的粒子數(shù)目。
展開(kāi) 做SPH粒子的仿真，運(yùn)行時(shí)求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
做SPH粒子的仿真，需要求解時(shí)間兩三千個(gè)小時(shí)，有大佬知道是哪里設(shè)置出了問(wèn)題嘛？能否指教一下。
Python提取Abaqus SPH結(jié)果粒子位置 ￥9.99
Abaqus軟件后處理中SPH粒子的渲染真的太差了，粒子大小、光照等都沒(méi)有有效的調(diào)整方法，于是想著從ODB文件中讀取出粒子位置信息，提取出來(lái)的信息還可以用于其他后處理及渲染等。
但是有很多問(wèn)題：1. PC3D粒子的信息怎么輸出？與節(jié)點(diǎn)關(guān)系如何對(duì)應(yīng)？2. 可以在界面上選擇節(jié)點(diǎn)編號(hào)查詢節(jié)點(diǎn)，但是批量怎么讀??？3. fieldOutput中物理量只有位移等，沒(méi)有當(dāng)前坐標(biāo)。
想了一個(gè)笨辦法：
先在后處理模塊中用“Display Group”功能顯示所有流體粒子，然后利用查詢功能獲得所有當(dāng)前粒子的label，存到一個(gè)列表中；
在odb文件的assembly對(duì)象中獲得上面粒子label編號(hào)列表對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，就是初始坐標(biāo)。
在steps.frames對(duì)象中獲得位移場(chǎng)變量，位移是一個(gè)容器，里面存儲(chǔ)了所有節(jié)點(diǎn)的位移，找出流體對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的位移，位移與初始坐標(biāo)的和就是當(dāng)前坐標(biāo)。
將查詢到的結(jié)果（包括節(jié)點(diǎn)當(dāng)前坐標(biāo)、節(jié)點(diǎn)位移值等）按照節(jié)點(diǎn)順序?qū)懭雟tk文件，利用paraview進(jìn)行可視化。
如下為讀取及寫入vtk文件的Python代碼
展開(kāi) 基于SPH,FEM耦合的彈丸入土教程
在網(wǎng)格畸變或大變形區(qū)域中使用 SPH 方法，在小變形區(qū)域使用有限元方法，在 SPH 粒子和 Lagrange 單元邊界上設(shè)置接觸條件，用 Lagrange 單元為 SPH 粒子提供邊界條件。這種方法不僅能在求解大變形或破壞問(wèn)題時(shí)保證計(jì)算精度和準(zhǔn)確性，還可以節(jié)省計(jì)算時(shí)間。
關(guān)注微信公眾號(hào):ANSYS有限元仿真， 后臺(tái)聯(lián)系小編可對(duì)本文進(jìn)行咨詢答疑
NO.20 聚能射流成型（SPH）
Keywords:金屬射流、SPH
Tools: LS-PrePost , LS-DYNA SMP
采用SPH方法模擬聚能射流成型過(guò)程。建立 由 SPH 粒子構(gòu)成的計(jì)算模型時(shí)，要求 SPH 粒子的質(zhì)量及坐標(biāo)分布滿足下列條件：（1）模型中SPH粒子的排列盡可能規(guī)則和均勻；（2）模型中SPH粒子的質(zhì)量要盡可能一致。圖（a）中粒子分布不均勻，粒子間距變化較大，粒子所具有的質(zhì)量也具有較大差異，容易導(dǎo)致計(jì)算的不穩(wěn)定。而圖（b）中粒子分布均勻，每個(gè)粒子所具有的質(zhì)量和占據(jù)的空間基本一致，因此更適合計(jì)算。
在建立包括炸藥、藥型罩等結(jié)構(gòu)的聚能裝藥模型時(shí)，需要采用均勻分布的 SPH 粒子對(duì)模型進(jìn)行離散，并保證粒子間距基本一致。在模型幾何尺寸相差較大的情況下，通常難以保證模型精細(xì)離散與粒子數(shù)量控制的平衡。在這種情況下，需要對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行離散，優(yōu)先保證同一結(jié)構(gòu)內(nèi)部的 SPH 粒子空間分布均勻和質(zhì)量相對(duì)一致，對(duì)于不同結(jié)構(gòu)間粒子間距的控制可以降低要求。
構(gòu)建SPH粒 子模型的兩種方法：（1）采用網(wǎng)格-無(wú)網(wǎng)格轉(zhuǎn)換的方法建立聚能裝藥的 SPH 粒子計(jì)算模型。該方法是將有限元網(wǎng)格單元轉(zhuǎn)換為 SPH 粒子，新生成的 SPH 粒子坐標(biāo)位于原有網(wǎng)格單元的質(zhì)心，粒子的質(zhì)量與網(wǎng)格單元的質(zhì)量相同，其占據(jù)的體積為原有網(wǎng)格單元的體積。（2）先分別建立炸藥和藥型罩的空心外殼，然后在其中填充等間距的SPH粒子。本文采用第二種方法構(gòu)建有限元模型。
有限元模型
均勻排布的炸藥和藥型罩粒子
開(kāi)展三種工況模擬，通過(guò)修改相關(guān)參數(shù)，不斷優(yōu)化SPH聚能射流的成型形態(tài)。
展開(kāi) 你不知道的CAE小常識(shí)（二十八）
你不知道的CAE小常識(shí)（二十八）
LS-DYNA/SPH方法模擬中常見(jiàn)問(wèn)題
1）K文件中如何生成粒子模型：先生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（FEM網(wǎng)格），然后自編程序（網(wǎng)上有很多界面封裝較好的SPH粒子生成程序）在節(jié)點(diǎn)上/單元積分點(diǎn)/節(jié)點(diǎn)和單元內(nèi)部等部位配置SPH粒子，然后刪除掉FEM的Elements，即可。目前已知ANSYS前處理不支持粒子生成。lspp可以生成SPH粒子【#12樓，感謝zhuliuxian】，hm等未進(jìn)行相關(guān)操作，一般流行做法是利用小程序在節(jié)點(diǎn)上配置SPH粒子。
2）SPH控制的關(guān)鍵字：除常規(guī)關(guān)鍵字外，至少需要以下關(guān)鍵字SPH方可運(yùn)行，*Control_SPH，*Element_SPH，*Section_SPH
3）光滑長(zhǎng)度h的選用：*Section_SPH卡片Card1，item2，CSLH，合適的取值1.0~1.2，數(shù)值越大，支持域內(nèi)粒子越多，計(jì)算量越大。PS：此處并非真正的光滑長(zhǎng)度h，而是一個(gè)系數(shù)，LS-DYNA已默認(rèn)為3*L，因此若CSLH取1.0，則h=CSLH*3*L，其中L為最大單元特征長(zhǎng)度。
4）SPH粒子質(zhì)量多大合適：mass value的取值不當(dāng)，會(huì)造成應(yīng)力波無(wú)法正常傳播，這個(gè)質(zhì)量可以根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，但是在Mass=total mass/total number附近為宜。
5）SPH是否支持SPC邊界？Yes
6）SPH專用邊界關(guān)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。
展開(kāi) Abaqus顯式分析SPH方法中的內(nèi)部侵蝕接觸設(shè)置(附inp文件與2020版本cae文件) ￥9.9
<p>Abaqus官方幫助文檔中關(guān)于sph粒子的接觸設(shè)置并不十分明確，只提到了會(huì)在將網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為sph粒子時(shí)生成一個(gè)內(nèi)部的surface集合進(jìn)而定義接觸。而直接定義通用接觸的默認(rèn)設(shè)置，即All* with self，則sph粒子僅能與實(shí)體單元外表面的一層接觸，表面侵蝕后，內(nèi)部單元不再與sph粒子接觸。如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="" width="400" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?
展開(kāi) 基于SPH-FEM的半球殼沖擊土壤分析
光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）是一種無(wú)空間網(wǎng)格的連續(xù)介質(zhì)動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法。這種方法最初主要用于研究天體物理現(xiàn)象，目前該方法的研究成果已涉及多個(gè)領(lǐng)域，近年來(lái)，SPH方法開(kāi)始涉及土體材料特性的研究，已被應(yīng)用在山體滑坡，挖孔成樁等土體大變形問(wèn)題中。這些研究均證明SPH方法能夠精確描述土體在不同不變形階段的力0學(xué)性質(zhì)，并具有較高的計(jì)算精度和穩(wěn)定性。
本文采用SPH-FEM方法模擬土壤受沖擊的整個(gè)過(guò)程，證明該方法在處理土壤受沖擊問(wèn)題中的適用性。該研究為以后分析散體介質(zhì)受沖擊的動(dòng)力學(xué)行為提供了一種穩(wěn)定的數(shù)值模擬方法，為以后的研究工作奠定了基礎(chǔ)。
2、數(shù)值模型
本文采用LS-Dyna對(duì)半球殼撞擊試驗(yàn)進(jìn)行SPH-FEM耦合方法數(shù)值分析，如下圖所示?？紤]到模型的對(duì)稱性并且為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間，本文建立1/2模型進(jìn)行分析。半球殼及四周采用有限元單元，內(nèi)部土壤采用SPH粒子。有限元單元為實(shí)體單元，按六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，劃分網(wǎng)格后半球殼共有600個(gè)單元，四周土壤共有13248個(gè)單元，內(nèi)部土壤共有125000個(gè)SPH粒子。
土壤及半球殼材料設(shè)置如下：
半球殼與土壤SPH粒子定義為侵蝕接觸，土壤有限元單元與土壤SPH粒子定義為點(diǎn)面接觸，以保證不同算法間的協(xié)調(diào)一致性。在SPH與FEM耦合處理中，將SPH粒子定義為從節(jié)點(diǎn)，將與SPH粒子接觸界面上的有限元單元為主面。為了完全消除應(yīng)力波反射作用，在模型四周及底面有限單元面施加無(wú)反射邊界，以描述半無(wú)限土體空間。
3、結(jié)果分析
以上為本模型的計(jì)算結(jié)果展示，可以看出SPH-FEM耦合法能充分利用傳統(tǒng)有限元法的高計(jì)算效率和光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)法處理土體大變形的優(yōu)勢(shì)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，該方法已大量應(yīng)用于巖土工程的研究中。
展開(kāi) 