abaqus本身流固耦合的案例
XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知
1）Abaqus 和XFlow 的協(xié)同仿真屬于FSI 仿真類型，即流固耦合仿真；
2）XFlow 必須在Labs 模式下運(yùn)行，激活Labs 模式的路徑是：Main menu > Options > Preferences > Application mode> Labs；
3）建議使用Abaqus 2018 及以上版本；
4）Abaqus的協(xié)同仿真服務(wù)功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協(xié)同仿真服務(wù)沒有安裝，那么請按以下方式進(jìn)行安裝：假設(shè)版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運(yùn)行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務(wù)二進(jìn)制文件夾寫入系統(tǒng)path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應(yīng)的安裝盤符和文件夾。
6）如果版本是2019不用安裝5)中的步驟，但也需要建立上述環(huán)境變量。
7）協(xié)同仿真時(shí)，數(shù)據(jù)是雙向交互式進(jìn)行傳遞的，Abaqus傳輸位移和速度信息給XFlow，XFlow傳輸載荷信息給Abaqus，仿真時(shí)的所有模型參數(shù)建議使用SI單位制。
展開 學(xué)完技術(shù)鄰ABAQUS流固耦合課程，能解決哪些實(shí)際流固耦合問題？
很多人學(xué)習(xí)ABAQUS流固耦合前都會(huì)困惑：“學(xué)完到底能解決工作 / 科研中的哪些具體問題？” 技術(shù)鄰 ABAQUS 流固耦合定制培訓(xùn)，依托全行業(yè)真實(shí)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，聚焦航空航天、汽車、科研等領(lǐng)域的核心流固耦合難題，讓你學(xué)完就能針對性解決實(shí)際問題，避免 “學(xué)了用不上”。
一、航空航天領(lǐng)域：解決高精尖耦合難題，匹配工程可靠性要求
航空航天領(lǐng)域的流固耦合問題，多涉及高溫、高壓、隨機(jī)載荷等復(fù)雜工況，技術(shù)鄰課程能幫你解決以下關(guān)鍵問題：
1. 航天器尾噴管碰撞耦合問題
1) 實(shí)際痛點(diǎn)：尾噴管在工作中受高溫氣流沖擊，同時(shí)承受隨機(jī)振動(dòng)載荷，易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力超標(biāo)、隔熱層脫落等風(fēng)險(xiǎn)；
2) 課程解決方案：教你用 “多物理場（CEL/SPH/ALE）技術(shù)”，設(shè)置高溫材料屬性（隨溫度變化的彈性模量、熱導(dǎo)率），模擬隨機(jī)載荷下尾噴管與隔熱層的碰撞過程，精準(zhǔn)計(jì)算碰撞應(yīng)力與振動(dòng)響應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)安全；
3) 應(yīng)用成果：學(xué)員曾用該方法解決某航天器尾噴管 “碰撞后局部應(yīng)力超 350MPa” 問題，優(yōu)化后應(yīng)力降至 280MPa 以下，符合工程標(biāo)準(zhǔn)。
1. 反無人機(jī)抓捕網(wǎng)動(dòng)力學(xué)耦合問題
1) 實(shí)際痛點(diǎn)：抓捕網(wǎng)發(fā)射后，受氣流影響易出現(xiàn)展開形態(tài)不規(guī)則、無法精準(zhǔn)包裹無人機(jī)的情況；
2) 課程解決方案：指導(dǎo)選擇 “Membrane 膜單元” 構(gòu)建高柔性抓捕網(wǎng)模型，設(shè)置不同氣流速度參數(shù)（如 10m/s、15m/s、20m/s），模擬網(wǎng)體與空氣的相互作用，分析展開時(shí)間與形態(tài)，優(yōu)化網(wǎng)眼大小、材質(zhì)剛度等參數(shù)；
3) 應(yīng)用成果：某安防領(lǐng)域?qū)W員通過學(xué)習(xí)，將抓捕網(wǎng) “有效包裹率” 從 65% 提升至 92%，解決實(shí)際部署中的抓捕失效問題。
二、汽車領(lǐng)域：聚焦降噪、熱管理核心痛點(diǎn)，貼合主機(jī)廠需求
汽車行業(yè)的流固耦合問題，直接關(guān)系駕駛體驗(yàn)與安全，技術(shù)鄰課程能針對性解決兩大核心場景問題：
1.
展開 淺談流固耦合：幾個(gè)基礎(chǔ)問題及解決相關(guān)問題的軟件基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例
FLUENT+Mechanic：此組合只能求解單向耦合問題。先算流場，將壓力數(shù)據(jù)導(dǎo)入只mechanic計(jì)算應(yīng)力。
MPCCI：相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，能耦合很多求解器，如fluent+abaqus，應(yīng)當(dāng)說是最專業(yè)的流固耦合平臺(tái)。
comsol：據(jù)說是專業(yè)的多物理場計(jì)算軟件，具體沒用過，不好說。
abaqus：專長在于固體計(jì)算，但是自從6.10版之后添加了CFD模塊，沒用過，不知道能力如何，不過對于abaqus公司的研發(fā)能力應(yīng)當(dāng)值得期待。 star ccm+：這個(gè)軟件很有意思，里頭包含了一個(gè)利用FVM計(jì)算固體應(yīng)力的模塊，看了例子，不知道計(jì)算準(zhǔn)不準(zhǔn)確。
下載地址：基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例
展開 Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
基于Abaqus/CFD與Abaqus/Explicit的流固耦合
案例簡述：彈性板狀結(jié)構(gòu)在持續(xù)強(qiáng)風(fēng)（8級）載荷作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，彈性板因界面風(fēng)壓產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，結(jié)構(gòu)變形引起流場變化即風(fēng)壓改變，界面風(fēng)壓的改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的變形，是一個(gè)典型的流固耦合作用過程，可以通過Simulia Co-simulation Engine耦合Abaqus/CFD與Abaqus/Explicit兩個(gè)求解器來求解流場與結(jié)構(gòu)響應(yīng)，由于Abaqus/CFD只支持3D流場分析，這里用具有一定厚度、近似2D的的流場進(jìn)行分析，以減小計(jì)算量。
展開 Abaqus熱流固耦合——一維熱固結(jié)問題
當(dāng)土壤承受負(fù)荷和溫度變化時(shí)，必須解決一個(gè)描述變形，孔隙流體流動(dòng)和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準(zhǔn)確預(yù)測固結(jié)行為。在這個(gè)問題中，說明了Abaqus / Standard對一維熱固結(jié)建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結(jié)行為，并將所得結(jié)果與Aboustit等人的結(jié)果進(jìn)行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節(jié)“ Terzaghi固結(jié)問題”的熱學(xué)對應(yīng)。該部分中的討論同樣適用于此問題，此處不再贅述。圖1.15.6-1顯示了線性彈性土柱在恒定表面壓力和恒定表面溫度下的一維熱彈性固結(jié)。該列高7個(gè)單位，寬2個(gè)單位。土體底部受到約束，并且除允許自由流動(dòng)的頂表面外，土體的所有側(cè)面均不可滲透。頂表面承受1單位的恒定壓力和50單位的恒定溫度。假定土壤已完全飽和。重力被忽略了。 Aboustit等人報(bào)道的材料性能。 （1985）被使用。土壤是彈性的，模量為6000單位，泊松比為0.4。土壤的滲透率為4×10-6單位，比重為1單位。由于Aboustit等。 （1985年）只使用了一組熱性質(zhì)，對于固體和孔隙流體使用相同的熱性質(zhì)。比熱為40單位，密度為1單位。土壤和孔隙流體的電導(dǎo)率為0.2單位，熱膨脹系數(shù)為0.3×10-6。
One-dimensional thermal consolidation model.
限制了所有垂直于側(cè)面的位移以強(qiáng)制執(zhí)行一維行為。固結(jié)分析使用具有自動(dòng)時(shí)間步長的瞬態(tài)土固結(jié)步驟進(jìn)行。此問題的時(shí)間步進(jìn)由兩個(gè)參數(shù)控制：一個(gè)參數(shù)控制溫度場時(shí)間積分的準(zhǔn)確性，另一個(gè)參數(shù)控制孔隙流體流時(shí)間積分的準(zhǔn)確性。孔隙流體溶液的穩(wěn)定性極限為
它規(guī)定了最小時(shí)間增量。該方程式中使用的變量在《 Abaqus Analysis用戶指南》第6.8.1節(jié)“耦合的孔隙流體擴(kuò)散和應(yīng)力分析”中定義。
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因此，以平頭圓柱體為例，本案例運(yùn)用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
Abaqus熱流固耦合——圍繞圓柱形熱源進(jìn)行固結(jié)
網(wǎng)格本身不是軸對稱的，這會(huì)導(dǎo)致溶液從純軸對稱狀態(tài)發(fā)生小的變化。
Figure 1.15.7–4 Contour plot of pore pressure at an intermediate time.
Figure 1.15.7–5 Vector plot of pore fluid velocity at an intermediate time.
雖然這個(gè)問題說明了埋在土壤中的熱源的物理問題的耦合性質(zhì)，但是耦合性質(zhì)相對較弱。因此，雖然孔隙流體流場主要由孔隙流體和孔隙的相對熱體積膨脹驅(qū)動(dòng)，因此直接取決于溫度場，但是熱傳遞問題對孔隙流體流不敏感。例如，可以通過考慮對流傳熱來實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的耦合，其中傳熱速率直接受孔隙流體速度影響。耦合的其他潛在來源包括磁導(dǎo)率對空隙率的依賴性，空隙率取決于材料中的應(yīng)變水平（包括熱膨脹）。盡管在Abaqus / Standard的配方中考慮了此類影響，但在當(dāng)前問題中忽略了這些影響。
abaqus熱流固耦合分析.rar
Abaqus熱流固耦合——圍繞圓柱形熱源進(jìn)行固結(jié).pdf
展開 Abaqus滲流及流固耦合分析的認(rèn)識(shí)
(2)邊界條件(Boundarycondition-creat-other-porepressure)選項(xiàng)定義孔壓邊界條件，此時(shí)要先假定浸潤面的位置，然后定義浸潤面上的孔壓為零，Abaqus會(huì)在后續(xù)的分析計(jì)算中自動(dòng)計(jì)算出浸潤面的位置。Abaqus默認(rèn)的是不透水邊界。
(3)當(dāng)滲流自由面遇到臨空的自由排水面時(shí)，需要定義一個(gè)特殊的邊界條件。此時(shí)可以通過在inp文件中加入*Flow或*Sflow來定義
（二）流固耦合中的歐拉分析淺議
1、概述：
在傳統(tǒng)的拉格朗日分析中，節(jié)點(diǎn)是由材料確定的，材料變形則單元也變形。拉格朗日單元通常是100%的單一材料，因此材料邊界和單元邊界是一致的。
相對的，在歐拉分析中，節(jié)點(diǎn)是空間固定的，單元不會(huì)發(fā)生變形，而材料在單元間流動(dòng)。歐拉單元可能不會(huì)是100%的充滿材料，很多情況下可能是部分的材料甚至是空的。因此，歐拉材料的邊界必須在每個(gè)增量步中進(jìn)行計(jì)算，通常和單元邊界并不一致。歐拉網(wǎng)格通常是由簡單的矩形單元組成，為材料提供流動(dòng)和變形的空間。一旦歐拉材料移動(dòng)到歐拉網(wǎng)格以外，它就不再參與到歐拉分析中了。
歐拉材料可以通過歐拉-拉格朗日接觸（CEL）和拉格朗日單元聯(lián)系起來。這個(gè)強(qiáng)健而易用通用接觸特征能分析多場耦合仿真，比如；流固耦合問題。
2、應(yīng)用：
歐拉分析在用于解決極端變形情況以及包含流體流動(dòng)的情況很有效。在這些應(yīng)用中，傳統(tǒng)的拉格朗日單元變得極端扭曲而失去了原有的精度。液體晃動(dòng)、氣體流動(dòng)、以及穿透問題都可以用歐拉分析有效的進(jìn)行處理。CEL技術(shù)允許歐拉材料和傳統(tǒng)的非線性拉格朗日分析聯(lián)合使用。
展開 Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
ABAQUS 流固耦合模擬分析是否可信？
將ABAQUS 的仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，二者變化曲線如圖5 和圖6 所示。
圖5 和圖6 中藍(lán)線表示的是用氣體狀態(tài)方程計(jì)算的氣體參數(shù)曲線，紅線表示的是ABAQUS 有限元軟件仿真模擬的參數(shù)曲線，從圖可以看出，兩條曲線基本是重合的，因此ABAQUS 有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方面具有非常大的可靠性。
5、流固耦合的應(yīng)用
某產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖7 所示，它有筒體、活塞頭和筒蓋組成，筒內(nèi)密封有空氣。筒蓋的材料是一種脆性塑料，筒體和活塞頭認(rèn)為是剛體。當(dāng)活塞頭壓縮前面的空氣并達(dá)到一定的氣壓時(shí)，筒蓋就會(huì)破裂。利用ABAQUS的流固耦合模塊，計(jì)算出活塞頭移動(dòng)多少距離時(shí)，筒蓋會(huì)破損。
脆性材料采用Brittle Cracking的失效準(zhǔn)則，模擬出筒蓋破損的狀態(tài)如圖8所示。
6、結(jié)論
通過計(jì)算比較，ABAQUS有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方程上，有著很高的可信度，它的模擬結(jié)果和理論上的狀態(tài)方程基本重合。因此在實(shí)際操作中，結(jié)合材料的變形和失效，它可以模擬多種情況下的流固耦合問題。但是，在流固耦合分析中，應(yīng)盡量細(xì)化網(wǎng)格，否則不能真實(shí)的模擬由于邊界的變形而導(dǎo)致氣體形狀的改變。
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XFLOW與ABAQUS流固耦合仿真執(zhí)行設(shè)置詳解
XFLOW與ABAQUS流固耦合仿真執(zhí)行設(shè)置詳解
公眾號原文鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4OTk5NzU1MA==&mid=2247486168&idx=1&sn=36e2c2de9636fa87449070ef23619c6f&chksm=fdc5be59cab2374fb2fdd9d27164ad4af0a5d41160d290ba9f8a6dbad4a4636fbb83049b2d2d&token=542741014&lang=zh_CN#rd
1、方法截圖
以下截圖內(nèi)容來自
《XFlow2019x_Golden_TutorialGuide》
2、關(guān)于上述截圖內(nèi)容的實(shí)際操作解釋
A）復(fù)制xFLOW的“FSI_II_std_css.xml”文件到當(dāng)前的工作目錄；
B）修改“1”，比如修改為“0.5”，此處的0.5即為在ABAQUS中設(shè)置的時(shí)間。
C）將XFLOW設(shè)置為開始計(jì)算，XFLOW界面上會(huì)顯示"Establishing connection with host $LOCALHOST on port 1024"。
D）在cmd界面輸入E:\>cd DAM，其中的“DAM”為工作目錄文件夾名稱。
然后輸入:
abaqus cse -configure FSI_II_std_css -listenerport 1024
則會(huì)打開耦合引擎。
展開 Abaqus流固耦合仿真方法 附ABAQUS初學(xué)者用戶子程序小例子下載
對于一般的流固耦合問題，Abaqus提供的仿真方法多種多樣，最常用的三大類是：
1.協(xié)同求解
需要不同求解器之間進(jìn)行通信：
a.使用SIMULIA 協(xié)同仿真引擎
b.使用多場耦合分析工具M(jìn)pCCI
c.使用Abaqus的ZAERO接口程序
2.CEL
3.SPH
而特殊流固耦合問題，比如滲流（Seepage分析）、濕模態(tài)（可用Acoustic單元）、流體腔（Fluid Cavity）等，Abaqus也都有對應(yīng)的分析手段。
最近問到的流固耦合問題比較多，這期文章就介紹一下Abaqus常用的三大類流固耦合分析方法。
1.協(xié)同求解
a.使用SIMULIA協(xié)同仿真引擎
首先要有兩個(gè)model，一個(gè)CFD，一個(gè)Structure，定義耦合界面，并分別創(chuàng)建兩個(gè)作業(yè)；然后通過SIMULIA協(xié)同仿真引擎引用兩個(gè)model的作業(yè)，創(chuàng)建一個(gè)協(xié)同仿真；最后提交協(xié)同仿真任務(wù)，在模型樹中可調(diào)出兩個(gè)協(xié)同分析作業(yè)的監(jiān)控。
Abaqus/CFD特點(diǎn)：
能夠進(jìn)行不可壓縮流體（通常認(rèn)為是液體或者密度變化相對較小的氣體，0≤Ma≤0.1~0.3）動(dòng)力學(xué)分析，可以是層流或湍流（4種湍流模型）、穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)（能夠使用ALE變形網(wǎng)格）。
流體參數(shù)：
密度、粘度、初始速度、等壓比熱容、熱膨脹系數(shù)。
工程應(yīng)用領(lǐng)域：
大氣擴(kuò)散、汽車氣動(dòng)設(shè)計(jì)、生物醫(yī)藥、食品加工、電器冷卻、模具填充等。
展開 abaqus-fluent流固熱耦合
1.首先通過fluent計(jì)算得到模型的溫度場邊界，導(dǎo)出的文件格式選為inp，導(dǎo)入hypermesh去除流體邊界; 2.得到結(jié)構(gòu)邊界后輸出為abaqus文件格式： 3.導(dǎo)入到abaqus中，修改材料參數(shù)，修改參考溫度“ 下圖中顯示了模型的膜層散熱系數(shù)，邊界溫度場： 替換熱傳導(dǎo)分析為熱固耦合分析步，
abaqus-fluent流固熱耦合.doc
