abaqus網(wǎng)格邊界
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus網(wǎng)格邊界的視頻教程
UDF獲取邊界網(wǎng)格、區(qū)域網(wǎng)格以及邊界網(wǎng)格源項(xiàng)加載
通過(guò)UDF的方式，標(biāo)記某指定邊界上一層網(wǎng)格、某一區(qū)域網(wǎng)格，以及實(shí)現(xiàn)指定邊界網(wǎng)格上的源項(xiàng)加載，該方法簡(jiǎn)單方便，無(wú)需單獨(dú)劃分網(wǎng)格。同時(shí)該方法適用于動(dòng)網(wǎng)格中實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)邊界上網(wǎng)格，提取邊界網(wǎng)格參數(shù)。
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1.2spaceclaim中mesh（beta）全局網(wǎng)格設(shè)置（使用邊界框規(guī)劃網(wǎng)格）
sapceclaim 2019 R1以上的版本已經(jīng)有mesh（beta）功能，基于sapceclaim本身直接建模的思路，網(wǎng)格劃分功能也非常強(qiáng)大，本視頻主要介紹了spaceclaim中mesh（beta）的設(shè)置，通過(guò)算例講解邊界框功能的運(yùn)用，以及圖層的用法，并且全局網(wǎng)格的設(shè)置（同時(shí)對(duì)比workbensh mesh 以及spaceclaim mesh中的自由網(wǎng)格劃分、spaceclaim mesh中邊界框的網(wǎng)格劃分方法
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abaqus網(wǎng)格邊界的實(shí)例教程
貼體網(wǎng)格就是緊挨著壁面畫(huà)出流體區(qū)域的網(wǎng)格，一般畫(huà)幾層六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。由于靠近壁面區(qū)域的流場(chǎng)梯度較大，所以這些網(wǎng)格厚度要畫(huà)的適當(dāng)小些。這種方法處理的時(shí)候，計(jì)算精度較高；但是網(wǎng)格處理相對(duì)麻煩。
采用浸入邊界法進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，不對(duì)流固邊界附近的網(wǎng)格做特殊處理，而是用六面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。當(dāng)然對(duì)于局部流場(chǎng)梯度較大的區(qū)域（例如流固邊界處），也可進(jìn)行局部的網(wǎng)格加密處理。這種方法下網(wǎng)格處理及其簡(jiǎn)單，而且計(jì)算精度也能得到一定的保障。
浸入邊界法最早由Peskin提出, 用于模擬血液在可收縮心臟瓣膜中的運(yùn)動(dòng)。
浸入邊界法通過(guò)分布力源項(xiàng)到N-S方程中來(lái)處理復(fù)雜邊界, 求解過(guò)程可以直接在笛卡爾網(wǎng)格上進(jìn)行。因此, 網(wǎng)格生成簡(jiǎn)單，無(wú)需生成貼體網(wǎng)格和處理網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)與重生。與傳統(tǒng)的貼體網(wǎng)格算法相比, 采用浸入邊界法處理復(fù)雜邊界更加簡(jiǎn)單, 并且具有較高的計(jì)算效率，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。
下面采用上述兩種方法對(duì)Munk M3型機(jī)翼前緣的流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
展開(kāi) 求解高雷諾數(shù)繞流問(wèn)題時(shí)，可把流動(dòng)分為邊界層內(nèi)的粘性流動(dòng)和邊界層外的理想流動(dòng)兩部分，分別迭代求解。邊界層有層流、湍流、混合流 ，低速（不可壓縮）、高速（可壓縮）以及二維、三維之分。由于粘性與熱傳導(dǎo)緊密相關(guān)，高速流動(dòng)中除速度邊界層外，還有溫度邊界層。
三、邊界層厚度
邊界層內(nèi)從物面 （當(dāng)?shù)厮俣葹榱悖╅_(kāi)始，沿法線(xiàn)方向至速度與當(dāng)?shù)刈杂闪魉俣萓 相等（嚴(yán)格地說(shuō)是等于0.990或0.995U）的位置之間的距離，記為δ 。
邊界層厚度與流動(dòng)的雷諾數(shù)、自由流的狀態(tài)、物面粗糙度、物面形狀和延展范圍都有關(guān)系。由繞流物體頭部（前緣）起，邊界層厚度從零開(kāi)始沿流動(dòng)方向逐漸增厚。當(dāng)空氣流的雷諾數(shù)為Rex=10時(shí)，在距前緣1米處，平板上層流邊界層的厚度為3.5毫米。在平滑平板上，層流邊界層的厚度。
四、層流邊界層
流體繞物體流動(dòng)時(shí)，在物體的前端或上游部分的邊界層，一般是層流邊界層。沿曲面的層流邊界層。由于外流速度有變化，與平板有所不同，但速度分布大致類(lèi)似。緊貼物面的速度梯度較大，因而剪應(yīng)力也較大。物面上的剪應(yīng)力為：
式中， 為流體動(dòng)力粘性系數(shù)。算出了τ0，就可求出物面的摩擦阻力系數(shù)和摩擦阻力。
展開(kāi) 這會(huì)引入額外的幾何誤差與數(shù)值誤差：邊界附近應(yīng)力集中被人為放大、局部剛度出現(xiàn)非物理變化，甚至影響裂紋萌生與剪切帶路徑判斷。對(duì)于包含第二相、孔洞、夾雜或復(fù)雜晶界網(wǎng)絡(luò)的模型，這類(lèi)局限更突出。
“非匹配網(wǎng)格下的周期性邊界”要解決的關(guān)鍵就是：相對(duì)兩面不再要求節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。其基本做法是將對(duì)邊位移連續(xù)性從“節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)”提升為“點(diǎn)對(duì)面/面到面”的映射關(guān)系：對(duì)邊某一點(diǎn)的位移可以由另一側(cè)面上相鄰單元的插值來(lái)表示，從而建立周期性約束，這帶來(lái)的價(jià)值非常直接：
不犧牲網(wǎng)格質(zhì)量：可以在需要的區(qū)域加密、在晶界處優(yōu)化單元形狀，而無(wú)需為了配對(duì)去遷就對(duì)邊節(jié)點(diǎn)；
適配真實(shí)復(fù)雜幾何：晶粒邊界、第二相形狀、孔洞等可以更自然地離散，減少“鋸齒邊界”帶來(lái)的假象；
提升建模效率：無(wú)需反復(fù)調(diào)網(wǎng)格去滿(mǎn)足周期配對(duì)，顯著降低前處理成本；
更穩(wěn)健的多物理耦合：對(duì)相場(chǎng)裂紋、擴(kuò)散–力學(xué)耦合、損傷演化等，邊界幾何與網(wǎng)格質(zhì)量常是結(jié)果可靠性的前提，非匹配 PBC 能提供更通用的邊界框架。
簡(jiǎn)言之：它把周期性邊界從“依賴(lài)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的技巧”變成“適用于任意網(wǎng)格的通用約束能力”，讓多晶模擬在復(fù)雜微結(jié)構(gòu)問(wèn)題上更可擴(kuò)展、更可復(fù)用。
這里展示使用“非匹配網(wǎng)格下的周期性邊界”的二維和三維復(fù)雜模型的非體素網(wǎng)格的周期性模擬結(jié)果：
二維模型：
拉伸變形結(jié)束后的模擬結(jié)果：
等效應(yīng)力分布：
累計(jì)剪切滑移：
三維模型：
拉伸變形結(jié)束后的模擬結(jié)果：
等效應(yīng)力分布：
累計(jì)剪切滑移：
周期性位移確認(rèn)：
位移U2：
位移U3：
可以看到，位移分布特征（鏡像）具有完美的周期性特征
展開(kāi) 我們?cè)贔LUENT中采用兩種網(wǎng)格來(lái)計(jì)算，一個(gè)是不做邊界層加密的（圖6），另一個(gè)是做邊界層加密的（圖7），所用的湍流模型是k-ω SST。
圖6 計(jì)算孔板流量系數(shù)所用的網(wǎng)格。不做邊界層加密。我們采用二維軸對(duì)稱(chēng)模型來(lái)計(jì)算，上圖是整個(gè)計(jì)算域，下圖是孔板附近的局部放大。網(wǎng)格尺寸為3.5mm。
圖7 計(jì)算孔板流量系數(shù)所用的網(wǎng)格。做邊界層加密。上圖是整個(gè)計(jì)算域，下圖是孔板附近的局部放大。壁面第一層網(wǎng)格的高度為0.1mm。在遠(yuǎn)離壁面的區(qū)域，網(wǎng)格尺寸和圖6的一樣（3.5mm）。
圖8 用圖7的網(wǎng)格算出的結(jié)果的速度云圖。根據(jù)對(duì)稱(chēng)軸進(jìn)行了鏡像處理。
用不做邊界層加密的網(wǎng)格算出的流量系數(shù)為0.6154，用做了邊界層加密的網(wǎng)格算出的流量系數(shù)為0.6282。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，直徑比d/D=0.5、雷諾數(shù)Re=106時(shí)。流量系數(shù)為0.6236。所以，用不做邊界層加密的網(wǎng)格算出的結(jié)果的誤差為1.3%左右，而用做了邊界層加密的網(wǎng)格算出的結(jié)果的誤差為0.74%左右。雖然做了邊界層加密的網(wǎng)格算出的結(jié)果比不做邊界層加密的網(wǎng)格稍好一點(diǎn)，但是必須承認(rèn)，兩個(gè)網(wǎng)格算出的結(jié)果都是非常好的。而就網(wǎng)格生成的工作量來(lái)說(shuō)，顯然生成圖7的網(wǎng)格所需的工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生成圖6的網(wǎng)格所需的工作量。
為什么在第一個(gè)例子“平板湍流邊界層摩擦阻力的計(jì)算”中，邊界層網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很大，而在第二個(gè)例子“孔板流量系數(shù)的計(jì)算”中，邊界層網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很小呢？
在第一個(gè)例子中，我們計(jì)算的是壁面摩擦力，而壁面摩擦力是導(dǎo)致邊界層內(nèi)部的流體產(chǎn)生動(dòng)量虧損的原因，要準(zhǔn)確地計(jì)算壁面摩擦力，必須知道邊界層速度剖面的演化規(guī)律。相信了解卡門(mén)動(dòng)量積分定理的讀者都知道，要用這個(gè)定理求出符合實(shí)際的壁面摩擦力，必須給定一個(gè)合乎實(shí)際的邊界層速度剖面。
展開(kāi) 針對(duì)ABAQUS周期性邊界手動(dòng)施加繁瑣，復(fù)雜的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了兩款腳本文件，用于施加周期性邊界和一般周期性邊界。其中，周期性邊界的單元類(lèi)型沒(méi)有任何限制；一般周期性邊界的單元類(lèi)型需為四節(jié)點(diǎn)，如C3D4、C3D4R等。這兩款代碼，實(shí)現(xiàn)的效率比較高，對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)量在10W的模型，其需要的時(shí)間在1分鐘內(nèi)（一般筆記本電腦）；計(jì)算結(jié)果合理，其測(cè)試模型為100mm*100mm*100mm的立方體，材料彈性模型為2.1e5MPa，泊松比為0.3，施加x向?yàn)?mm的拉伸位移，用周期性或一般周期性代碼進(jìn)行施加邊界，具體如下圖所示。
作者QQ：2812468512
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有時(shí)候使用hm去設(shè)置坐標(biāo)系，都不太清楚邊界是否關(guān)聯(lián)上相應(yīng)的坐標(biāo)系，只有打開(kāi)abaqus查看才發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)bug，重新校核下。
現(xiàn)下看下abaqus默認(rèn)的
*Nset, nset=_T-PART-1-1-WW, internal
_M18,
_M19,
_M20,
_M21,
_M22,
_M23,
_
多晶塑性任意復(fù)雜網(wǎng)格周期性邊界的施加3個(gè)月前
多晶材料的宏觀性能來(lái)自?xún)?nèi)部晶粒與晶界的復(fù)雜相互作用，而我們?cè)谟?jì)算中只能截取有限大小的 RVE。如果邊界處理不當(dāng)，RVE 的響應(yīng)會(huì)被“邊界效應(yīng)”主導(dǎo)：例如邊界過(guò)度約束導(dǎo)致材料顯得過(guò)硬，或邊界過(guò)度自由導(dǎo)致材料顯得過(guò)軟，甚至出現(xiàn)非物理的應(yīng)變局部化或旋轉(zhuǎn)模態(tài)。這種誤差會(huì)直接影響應(yīng)力–應(yīng)變曲線(xiàn)、各向異性參數(shù)（如 R 值）、晶粒內(nèi)應(yīng)變分布和損傷起裂位置等關(guān)鍵結(jié)論。
周期性邊界條件的目標(biāo)是：讓 RVE
<ul><li>允許<a href="https://zhida.zhihu.com/search?content_id=224701271&content_type=Article&match_order=1&q=Abaqus&zhida_source=entity" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="
<p>四點(diǎn)受彎梁作為結(jié)構(gòu)工程常見(jiàn)的有限元模擬試件，其邊界條件通常是一端固定鉸支座，一端活動(dòng)鉸支座，然而這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)力學(xué)概念在ABAQUS有限元模擬中卻常常出現(xiàn)意想不到的錯(cuò)誤，今天就和喵星人一起看看吧。</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class=
[圖片]
<h1>1. 題目描述</h1><p>利用平面單元計(jì)算單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的有效性能。纖維直徑為7微米，纖維體積分?jǐn)?shù)為60%，纖維的彈性模量40GPa；基體材料的彈性模量3GPa，v=0.3。施加周期性邊界條件求解材料的有效性能。</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align
插件介紹
Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化建立包含水泥漿基體、粗細(xì)骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）、孔隙在內(nèi)的多相材料混凝土細(xì)觀背景網(wǎng)格模型。
模型說(shuō)明
插件采用材料映射單元的方式，將不同相材料賦值到網(wǎng)格單元，實(shí)現(xiàn)三維混凝土細(xì)觀有限元模型。
本教程深入講解了粘彈性邊界理論及地震動(dòng)轉(zhuǎn)換為等效節(jié)點(diǎn)力的理論基礎(chǔ)，并通過(guò)實(shí)際編程演示，詳細(xì)展示了如何在ABAQUS軟件中實(shí)現(xiàn)粘彈性邊界和節(jié)點(diǎn)力地震動(dòng)的輸入。
針對(duì)均質(zhì)土體，教程介紹了使用MATLAB軟件計(jì)算彈簧、阻尼文件及等效節(jié)點(diǎn)力文件的全過(guò)程，并在ABAQUS中構(gòu)建模型。通過(guò)添加關(guān)鍵字的方式將這些文件整合至模型中，再次導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行地震響應(yīng)計(jì)算。針對(duì)多層土體，教程基于波動(dòng)理論和斯奈爾定律
<p>在基于實(shí)際混凝土斷面圖像進(jìn)行混凝土細(xì)觀有限元模型重建研究方面，主要可采用兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是根據(jù)圖像數(shù)據(jù)建立實(shí)體模型；另一種是采用材料映射單元的方式將不同組分建立背景網(wǎng)格。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">本文將基于以上兩種方式，通過(guò)混凝土切片圖片建立二維混凝土細(xì)觀有限元模型，并對(duì)模型進(jìn)行軸壓模擬分析。</span></p><div contenteditable
