SPH-FEM耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-04
SPH-FEM耦合的視頻教程
SPH-FEM耦合方法step by step講解
本課程step by step講解了SPH-FEM耦合方法在Ls-prepost軟件中的應用，主要有兩種方法：直接建模和節(jié)點轉(zhuǎn)換法。附件中為視頻中用到的模型，還有一個完整的SPH-FEM耦合侵徹仿真的k文件，供大家學習！ 說明：本課程不接受QQ答疑，視頻內(nèi)容問題請在下方留言，我看到會及時解答，謝謝
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LS-DYNA的SPH-FEM耦合算法在爆炸與沖擊領(lǐng)域的應用
LS-DYNA軟件 基于SPH-FEM耦合算法模擬彈丸侵徹靶板（免費）【已結(jié)束】 直播時間：2021-12-30 19:30 為解決爆炸與沖擊荷載下有限元的大變形問題，FEM-SPH耦合法被廣泛應用于數(shù)值模擬中。本課程全面介紹FEM-SPH耦合算法的建模細節(jié)及工程應用。 主要內(nèi)容為： 1. 復雜模型的SPH粒子生成方法 2. SPH-FEM耦合關(guān)鍵字設置 3.
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SPH-FEM耦合爆破地應力施加方法
本課程講解了如何針對SPH-FEM耦合爆破模型施加圍壓，模擬在地應力下爆破的過程，也是繼之前錄制的SPH-FEM爆破模擬教學后許多朋友提到對此方法施加地應力的過程有疑問，本課程針對這些疑問做了詳細的解答，希望可以對大家有所幫助。大家可以使用課程下方K文件去計算學習，也可以在自己模型基礎上采用此方法去練習。
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SPH-FEM耦合的實例教程
光滑粒子動力學（smoothed particle hydrodynamics，SPH）的基本思想是將連續(xù)體離散為相互作用的粒子，每個粒子具有密度、質(zhì)量以及相關(guān)物理屬性，粒子間運動遵循牛頓第二定律；其本質(zhì)是一種拉格朗日方法，運用插值理論將宏觀變量（如壓力、密度以及溫度等）一系列無序點的值通過微分形式轉(zhuǎn)換成積分運算。SPH法采用粒子劃分，不依賴于網(wǎng)格，具有很好的自適應性，可以避免網(wǎng)格畸變，適合切削引起的大變形問題。然而SPH法對每個粒子進行計算時，需要搜索影響區(qū)域內(nèi)近鄰的粒子信息、粒子物理量計算和搜索信息都比較費時，因此計算效率比普通的有限元法低，對于三維模型占用計算機資源較大。
針對SPH與FEM的各自特點，為提高計算效率并消除網(wǎng)格畸變，采用SPH與FEM耦合的方法解決切削數(shù)值模擬問題。在變形大的區(qū)域采用SPH，避免FEM的網(wǎng)格畸變過大造成計算困難。在變形小的區(qū)域采用FEM，以提高計算效率。SPH與FEM耦合算法分為固定耦合算法和自適應耦合算法。固定耦合算法在計算之前就已確定SPH區(qū)域和FEM區(qū)域。自適應耦合算法則在計算之前都是FEM網(wǎng)格，在計算過程中自動地將大變形的有限元網(wǎng)格單元轉(zhuǎn)換為光滑粒子，并按SPH法計算物理量。
基于以上考量，本文運用ANSYS/LS-DYNA進行了SPH-FEM耦合算法的拉伸試驗模擬。
2、模型設置
分析模型如下圖所示，拉伸件兩端采用殼單元，中間段采用SPH粒子法劃分。粒子與殼單元接觸段采用tie功能進行綁定，以實現(xiàn)FEM與SPH之間的耦合計算。
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做了一個簡單的SPH-FEM耦合實例，SPH-FEM耦合方法廣泛應用于爆炸與沖擊的數(shù)值計算中。通過關(guān)鍵字CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE連接有限元界面和相鄰的SPH粒子。
<ol><li class="ql-align-center"><strong>內(nèi)容簡介</strong></li></ol><p>該案例以藥柱在混凝土內(nèi)部爆炸為例，講解如何采用SPH_FEM耦合算法實現(xiàn)藥柱爆炸對混凝土損傷的數(shù)值模擬。該案例主要內(nèi)容如下：</p><p>（1）如何建立SPH_FEM爆炸模型，</p><p>（2）SPH相關(guān)控制關(guān)鍵字如何設置，</p><p>（3）如何實現(xiàn)SPH和FEM之間的耦合，</p><p>（4）如何控制不同藥柱的起爆時間，</p><p>（5）如何查看混凝土的損傷參數(shù)。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif" style="" width="356" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif?
展開 sph-fem耦合模擬炮孔中乳化炸藥爆炸效果 ￥19.89
深孔爆破，sph-fem耦合，模擬炸藥在炮孔中爆炸后對孔腔的擴張效果
炸藥和炸藥周圍巖礦設置為sph算法
基于SPH/FEM耦合的彈丸入土教程
步驟：
一、workbench中的前處理
1. 首先在creo中建立三維模型，分別為彈丸，內(nèi)層土壤和外層土壤，其中，內(nèi)層土壤與外層土壤要有一定的間隔，避免內(nèi)層土壤生成的SPH粒子附在外層土壤的表面上
圖1 三維模型
2. 模型導入workbench中，進行前處理，用explicit dynamics(ls dyna export)顯示動力學模塊，首先對彈丸進行抽殼，將實體彈丸轉(zhuǎn)化為殼單元
圖2 彈丸實體模型抽殼
3. 劃分網(wǎng)格：內(nèi)側(cè)土壤與外側(cè)土壤采用掃略方式劃分，彈丸采用自動劃分網(wǎng)格方式，網(wǎng)格大小可根據(jù)模型自行定義，外側(cè)土壤的網(wǎng)格尺寸要大于內(nèi)側(cè)網(wǎng)格的尺寸，彈丸由于較小，因此將網(wǎng)格劃分的密一些使得彈丸的曲線能顯示出來,彈丸采用剛體形式劃分
圖3 網(wǎng)格劃分
4. 初始條件定義：定義重力加速度，定義彈丸位移，定義分析時間0.05s與時間步300步，將單位制修改為m,kg,s。至此workbench中的前處理完畢
二、LS-PREPOST中的前處理
將內(nèi)側(cè)土壤SPH粒子化，方法見上一篇文章SPH法入門，之后刪除原本的內(nèi)側(cè)土壤part
圖4粒子化后的內(nèi)側(cè)土壤
2. 將模型最下方的所有節(jié)點定義為節(jié)點組1，所有SPH粒子定義為節(jié)點組2，靠近外側(cè)土壤的一層SPH粒子定義為節(jié)點3，將外側(cè)土壤的側(cè)壁定義為面組1
圖5土壤外側(cè)面組1
3. 添加BOUNDARY_NON_REFLECTING，定義面組1為無反射表面
4. 添加BOUNDARY_SPC_SET，約束點組1全部自由度
5. 添加BOUNDARY_SPH_SYMMETRY_PLANE，定義SPH粒子的對稱面為X0Y
6.
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SPH-FEM耦合的相關(guān)專題、標簽、搜索
SPH-FEM耦合的最新內(nèi)容
<p>基于LS-DYNA軟件，采用SPH-FEM耦合算法構(gòu)建剛體彈體侵徹土壤數(shù)值模型，其中土壤采用SPH粒子建模，彈體采用FEM網(wǎng)格建模。
+ FEM耦合
小結(jié)
從工程角度來看：
ALE → 控制沖擊波
SPH → 處理破碎
FEM → 描述結(jié)構(gòu)
三者協(xié)同，是當前爆炸仿真的主流技術(shù)路線。
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<p>本案例為LS-DYNA高級應用，使用S-ALE-FEM-SPH耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態(tài)破壞及碎片云形成過程。
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炸藥和炸藥周圍巖礦設置為sph算法
<ol><li class="ql-align-center"><strong>內(nèi)容簡介</strong></li></ol><p>該案例以藥柱在混凝土內(nèi)部爆炸為例，講解如何采用SPH_FEM耦合算法實現(xiàn)藥柱爆炸對混凝土損傷的數(shù)值模擬。
具體采用SPH-FEM耦合的方法，建立了切削過程的熱固耦合模型，得到應力云圖和溫度云圖，有需求的可以下載k文件。
應力云圖
溫度云圖
整體模型
SPH粒子與有限元網(wǎng)格耦合
慢動作.mp4
麻煩各位有興趣的話可以的下載觀看錄像（3860幀/秒），作者無法在技術(shù)鄰無法上傳MP4視頻，只能上傳附件（30Mb）了。
目前含能破片有多種，研究較為廣泛是 金屬聚合物類破片（Al/PTFE，論文仿真國外實例：《Characterization and Modeling Methodology of Polytetrafluoroethylene Based Reactive
</p><p>基于此，發(fā)展了將SPH與FEM進行耦合的方法，有FEM-SPH固定和FEM-SPH自適應兩種算法。FEM-SPH固定耦合算法在模型中變形較大的部分使用SHP算法，其余部分使用FEM，F(xiàn)EM與SPH邊界采用接觸方式進行連接；有別于固定耦合算法，自適應FEM-SPH算法是將失效的拉格朗日單元自動轉(zhuǎn)換為SPH粒子，無需單獨創(chuàng)建SPH單元，原理如下圖。
兩種算法耦合的難點在于分界面力（位移）傳遞，以及四分之一模型中，對SPH粒子邊界的約束。 1000m/s的撞擊速度，計算結(jié)果如圖，精確結(jié)果還需要對材料模型參數(shù)進行詳細的標定。這種方法可避免FEM中使用侵蝕算法設置失效準則帶來的麻煩。 感興趣的可以在咸魚搜索：用戶名play(驀***士)，提供相關(guān)的k文件
