abaqus周期網格
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus周期網格的視頻教程
帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件
帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件，通過PBC插件實現。 一般來說，市面上所有的插件是無法給有零厚度內聚力單元的模型添加周期性邊界條件的，因為周期性邊界條件的周期節點識別是通過坐標平移后容差實現配對的，零厚度內聚力單元如果在周期性網格的表面上，那么插件的容差無論調整多小，軟件都無法區分內聚力單元上重合的節點，導致邊界條件添加失敗或添加上錯誤的邊界條件。
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abaqus周期網格的實例教程
針對ABAQUS周期性邊界手動施加繁瑣，復雜的問題，開發了兩款腳本文件，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型沒有任何限制；一般周期性邊界的單元類型需為四節點，如C3D4、C3D4R等。這兩款代碼，實現的效率比較高，對于節點數量在10W的模型，其需要的時間在1分鐘內（一般筆記本電腦）；計算結果合理，其測試模型為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向為5mm的拉伸位移，用周期性或一般周期性代碼進行施加邊界，具體如下圖所示。
作者QQ：2812468512
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在CFD計算中，周期邊界應用非常廣泛，當幾何模型對稱時，采用周期性邊界可以大大減少計算量。本文描述了如何在Fluent Meshing及Ansys Meshing模塊中創建周期性網格的步驟。
Ansys Meshing
1.創建模型
新建幾何模型
剖分處1/4或1/2完整幾何體，這個幾何體有2個周期性邊界。
2.Ansys Meshing 網格劃分
進入Meshing模塊
創建柱左邊系Coordinate Systems<Insert<Coordinate Systems。
在彈出的面板中
選擇柱坐標系Cylindrical，Origin設置旋轉中心
將旋轉中心設置在旋轉軸上。
展開 如下圖所示，應用Match Control工具，可以確保周期面上的網格對應，這樣當網格導入Fluent中時，可以直接建立一致性網格的周期面。
周期性界面設置
將已經劃分的網格導導入Fluent中，如果周期面對應的named selection前綴為periodic，導入Fluent后，網格將會自動設置周期邊界，否則需要按照以下方法進行周期面設置：
（1）對相關計算域指定旋轉軸，如下圖所示。
（2）在控制臺中輸入命令“/mesh/modify-zones/make-periodic”，并分別輸入周期面對應的ID號，按照提示創建旋轉周期面。
（3）完成周期面邊界設置后，在邊界條件中會出現periodic的邊界，即表示周期邊界創建成功。
周期性顯示后處理
當完成所有的求解工作后，通過Fluent的后處理功能可以進一步對完整流場進行顯示，如下圖所示，在View中對周期顯示區域進行設置，最終將可視化結果還原為整個葉輪，使結果顯示更加直觀清晰。
如何正確的應用Fluent進行葉輪機械的CFD性能評估，并通過設計優化方法完成葉輪機械流體性能的提高。
展開 對于葉輪機械而言，流體性能的好壞至關重要，傳統的葉輪機械設計是以實驗為基礎的設計，設計周期長，同時費用高，而通過應用CFD技術，則可以大大降低設計周期和成本，并能夠準確給出設備的整體流動性能和局部流動細節，預知可能的問題并提前進行優化。
周期性幾何簡化
由于葉輪機械的局部特征對流場結果的準確性至關重要，在進行網格劃分的過程中，常常需要對葉片、輪轂等局部細小特征進行高分辨率的捕捉，因此導致最終劃分的葉輪機械流場網格量巨大無比，求解效率較低。
而實際上，葉輪機械幾何及流場都具有周期性的特點，為了優化求解速度，我們完全可以充分利用這一特點，提取出葉輪機械的周期性幾何進行分析，如下圖所示，在幾何工具中截取具有周期性的流體域，提取的時候要注意，我們需要得到的是轉動周期性區域，我們可以根據葉片的數量進行角度計算，并通過旋轉軸截取固定角度的扇形周期區域。
周期性網格控制
通過Ansys Workbench導入幾何，并應用Ansys Meshing進行網格劃分。為了便于后續Fluent進行周期面的設置，我們可以使用Meshing中的“Match Control”工具對周期面上的網格設置。
如下圖所示，應用Match Control工具，可以確保周期面上的網格對應，這樣當網格導入Fluent中時，可以直接建立一致性網格的周期面。
周期性界面設置
將已經劃分的網格導導入Fluent中，如果周期面對應的named selection前綴為periodic，導入Fluent后，網格將會自動設置周期邊界，否則需要按照以下方法進行周期面設置：
（1）對相關計算域指定旋轉軸，如下圖所示。
展開 其基本做法是將對邊位移連續性從“節點對節點”提升為“點對面/面到面”的映射關系：對邊某一點的位移可以由另一側面上相鄰單元的插值來表示，從而建立周期性約束，這帶來的價值非常直接：
不犧牲網格質量：可以在需要的區域加密、在晶界處優化單元形狀，而無需為了配對去遷就對邊節點；
適配真實復雜幾何：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”帶來的假象；
提升建模效率：無需反復調網格去滿足周期配對，顯著降低前處理成本；
更穩健的多物理耦合：對相場裂紋、擴散–力學耦合、損傷演化等，邊界幾何與網格質量常是結果可靠性的前提，非匹配 PBC 能提供更通用的邊界框架。
簡言之：它把周期性邊界從“依賴網格結構的技巧”變成“適用于任意網格的通用約束能力”，讓多晶模擬在復雜微結構問題上更可擴展、更可復用。
這里展示使用“非匹配網格下的周期性邊界”的二維和三維復雜模型的非體素網格的周期性模擬結果：
二維模型：
拉伸變形結束后的模擬結果：
等效應力分布：
累計剪切滑移：
三維模型：
拉伸變形結束后的模擬結果：
等效應力分布：
累計剪切滑移：
周期性位移確認：
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
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多晶材料的宏觀性能來自內部晶粒與晶界的復雜相互作用，而我們在計算中只能截取有限大小的 RVE。如果邊界處理不當，RVE 的響應會被“邊界效應”主導：例如邊界過度約束導致材料顯得過硬，或邊界過度自由導致材料顯得過軟，甚至出現非物理的應變局部化或旋轉模態。這種誤差會直接影響應力–應變曲線、各向異性參數（如 R 值）、晶粒內應變分布和損傷起裂位置等關鍵結論。
周期性邊界條件的目標是：讓 RVE
Easypbc插件需要相對面的節點一一對應，方便后續點對點周期性邊界條件的施加，如果節點不是一一對應的就會導致插件報錯。那么如何劃分周期性網格呢？
1.有些人是在Hypermesh中劃分的，該方法我也嘗試過。在導入到ABAQUS后，Mapping accuracy默認1E-07時，無法創建一一對應哪個的節點集合。只有將其放大，例如1E-03才可以。所以該方法既有較高的學習成本，網格質量也一般。
<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="
[圖片]
<h1>1. 題目描述</h1><p>利用平面單元計算單向纖維增強復合材料的有效性能。纖維直徑為7微米，纖維體積分數為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
SpheroPAK3D一款適用于Abaqus快速生成球形夾雜和多孔材料的開源Abaqus插件，并施加周期性邊界條件，如拉伸，壓縮，簡單剪切等。基于該插件截面如圖：
支持定義球形夾雜或多空模型，支持孔洞或者球形直徑的定義，邊界條件的施加，以及對應的孔洞或球形夾雜的體積分數。運行后生成夾雜物和多空RVE模型如下：
生成的同時，該模型自動生成周期性邊界條件。值得注意的是由于結構的復雜通常使用的是自由網格劃分算法
插件介紹
Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus內參數化建立包含水泥漿基體、粗細骨料、界面過渡區（ITZ）、孔隙在內的多相材料混凝土細觀背景網格模型。
模型說明
插件采用材料映射單元的方式，將不同相材料賦值到網格單元，實現三維混凝土細觀有限元模型。
<p>在基于實際混凝土斷面圖像進行混凝土細觀有限元模型重建研究方面，主要可采用兩種方式實現：一是根據圖像數據建立實體模型；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格。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">本文將基于以上兩種方式，通過混凝土切片圖片建立二維混凝土細觀有限元模型，并對模型進行軸壓模擬分析。</span></p><div contenteditable
混凝土的細觀結構決定著其宏觀破壞行為，對混凝土在結構尺度上采用細觀模型將導致巨大的計算量而難以實現，表征體元（?REV）?方法可選取一定的平均范圍來描述混凝土的性質和行為，這對于理解和模擬混凝土的損傷機理至關重要。
本案例在Abaqus內采用Random Sphere RVE 3D（Mesh
