ABAQUS ALE
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-09-03
ABAQUS ALE的視頻教程
ABAQUS ALE的實例教程
ABAQUS-ALE方法詳解及各選項卡參數(shù)意義與設(shè)置.doc
ABAQUS ALE (例1) 3D模擬板錨或螺旋樁上拔過程
一、模型背景
1）該模型采用ALE, 即“任意的拉格朗日－歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）來模擬板錨或螺旋樁單葉葉片上拔的過程；
2）模型通過自適應(yīng)網(wǎng)格來處理大變形中的網(wǎng)格畸變問題；
3）模型求解器為Abaqus standard, 因勻速拉拔而采用準(zhǔn)靜態(tài)分析步（general，static）；
4）本構(gòu)模型為摩爾庫倫本構(gòu)模型，以模擬螺旋錨或板錨上拉時砂土的應(yīng)力應(yīng)變行為。
二、模型的建立
三、模型結(jié)果
模型可用于看拉拔過程中土的應(yīng)力應(yīng)變，砂土的速度場，板隨拉拔位移提供的抗拉承載力。
土的初始地應(yīng)力平衡狀態(tài)
土拉拔過程中的應(yīng)力分布圖
展開 5） 在ABAQUS顯示模塊中，sweep算法用英語來說就是mesh smoothing method,有三種算法來sweep網(wǎng)格：
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體積算法（volume smoothing）
該算法十分健壯，為默認(rèn)算法，在絕大多數(shù)情況下適用。
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拉普拉斯算法（laplacian smoothing）
耗費資源最少的算法，能力一般，作用與體積算法類似（一階算法，類似于求平均值），對于曲率比較高的曲線曲面邊界時，效果不是很理想
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等位算法（equipotential smoothing）
比較復(fù)雜的算法，是基于拉普拉斯算法的解之上的算法，對曲率較大的曲線曲面邊界效果較好，在節(jié)點被非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包圍時，次算法為推薦算法，若節(jié)點被結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格包圍，其效果與體積算法類似。
三種算法可以結(jié)合適用，利用權(quán)重值來定義，需要記住的是，三種算法各占的權(quán)值加起來必須等于1。
6）在ABAQUS CAE中的ale mesh control 中boundary region smoothing下面的三個參數(shù)：
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initial feature angle
即初始檢測角度的設(shè)置，當(dāng)兩個相鄰的面的法向量大于該角度值的時候，這兩個相鄰面形成的corner將被檢測出來，在sweep時，網(wǎng)格不允許通過這個corner小于的話就說明，該corner足夠圓滑，網(wǎng)格可以通過，當(dāng)然，該corner應(yīng)該是具有活性的，對corner活性的控制由下面一個參數(shù)(Transition feature angle)控制,否則也不會被考慮。
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Transition feature angle
控制被檢測出的corner的活性的，如果被檢測處的corner的兩面法線夾角大于該值則該corner在ale過程中是會被考慮的，否則就不會考慮。
展開 來源有限元在線
在abaqus中為了提高分析精度，提供了三種自適應(yīng)技術(shù)：
1. ALE自適應(yīng)網(wǎng)格
2. 自適應(yīng)網(wǎng)格重劃
3. 網(wǎng)格的求解變換
ALE自適應(yīng)網(wǎng)格的全稱為“任意拉格朗日-歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary LagrangianEulerian adaptive meshing）。它不改變原有網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（單元與節(jié)點的數(shù)目和連接關(guān)系不會變化），而是在單個分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質(zhì)量。
ALE自適應(yīng)網(wǎng)格主要用于Abaqus/Explcit的大變形分析，以及Abaqus/Standard中的聲疇（acoustic domain）、沖蝕（ablation）和磨損問題。在Abaqus/Standard的大變形分析中，盡管可以設(shè)定ALE自適應(yīng)網(wǎng)格，但是不會有明顯的作用。
使用ALE自適應(yīng)網(wǎng)格時，需要注意一下問題：
1、在abaqus/Explicit中分析超彈性材料和泡沫材料時，最好采用增強沙漏控制的方法控制單元的變形，而不要采用ALE自適應(yīng)網(wǎng)格；
2、在INP文件中，可以使用關(guān)鍵字定義多個ALE自適應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域；
*ADAPTIVEMESH,ELSET=elset_name
但是，在CAE界面中一個分析不只能定義一個ALE自適應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域。
3、不使用ALE自適應(yīng)網(wǎng)格時，在分析過程中單元網(wǎng)格會跟隨材料一起運動，每個節(jié)點和每個單元的輸出變量都與材料點一一對應(yīng)，在Visualization功能模塊中看到的單元變形和材料運動情況就是真實解。
使用ALE自適應(yīng)網(wǎng)格時，隨之單元變形的增加，abaqus求解器將逐漸更新節(jié)點和單元的位置，以免單元過度變形，同時求解變量也將從舊的單元網(wǎng)格變換到新的單元網(wǎng)格中。
展開 ABAQUS/EXPLICIT 的 Adaptive meshing 維持相同mesh's topology. 可以嘗試增加 mesh sweep 的次數(shù), 或者在initial mesh的時候大概考慮一下變形因素(目的是讓變形后的mesh不畸型)。
涉及到大變行問題往往要對單元的算法做些特殊處理，顯示動力學(xué)求解器LS_DYNA采用一種ALE方法能夠減輕大變形分析時網(wǎng)格畸變所帶來的不利影響，當(dāng)然若要很好的理解什么是ALE方法，我們可以查找LS_DYNA論壇中的有關(guān)論述．值得注意的是似乎LS_DYNA中的Adaptive mesh并不同于Abaqus中的Adaptive mesh，LS_DYNA中的Abaptive mesh是用來對變形劇烈區(qū)域網(wǎng)格細(xì)化的，通過這種方法網(wǎng)格的數(shù)量會增多，而其中的ALE方法則是用來減輕網(wǎng)格畸變的，網(wǎng)格數(shù)目并不會增多．Abaqus中的Adaptive mesh有點類似LS_DYNA中的ALE方法，但好像又不完全相同，Abaqus中的Adaptive mesh基于Lagrange 和Euler兩種方式，Lagrange下網(wǎng)格之間的物質(zhì)不會通過單元格之間而流動，而Euler方式下物質(zhì)可以在網(wǎng)格之間傳遞．
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Abaqus/Explicit：ALE自適應(yīng)網(wǎng)格方法的具體操作步驟
幾何模型
幾何模型采用Lippmann(1979)提出的標(biāo)準(zhǔn)測試案例，并在“圓柱體坯料的鐓粗：耦合溫度-位移與絕熱分析”中定義。它是一個圓形坯料，長度為30mm，半徑為10mm，在兩個定義為完全粗糙的平坦剛性模具之間被壓縮。為軸對稱模型，并且由于坯料的中間面是一個對稱平面，因此只包含了坯料的上半部分。
Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
ABAQUS ALE (例1) 3D模擬板錨或螺旋樁上拔過程
一、模型背景
1）該模型采用ALE, 即“任意的拉格朗日－歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）來模擬板錨或螺旋樁單葉葉片上拔的過程；
2）模型通過自適應(yīng)網(wǎng)格來處理大變形中的網(wǎng)格畸變問題；
3）模型求解器為Abaqus standard, 因勻速拉拔而采用準(zhǔn)靜態(tài)分析步
ABAQUS-ALE方法詳解及各選項卡參數(shù)意義與設(shè)置.doc
采用ABAQUS的ALE方法，歐拉邊界設(shè)定進行仿真FSW過程，當(dāng)采用下壓量為固定的初始條件時，在我近期一個月的調(diào)試內(nèi)，無論修改ALE還是修改材料模型，或者焊接參數(shù)，都無可避免的出現(xiàn)了攪拌針后側(cè)與材料脫離的問題，孔洞增大畸變停止計算。
ALE (Arbitrary Lagrange-Euler)
被廣泛用來研究帶自由液面的流體晃動問題、固體材料的大變形問題、流固耦合問題等等。
Lagrange 描述固體材料的變形。
Euler 描述在固定空間內(nèi)，材料的變形及移動。Euler空間是固定的。材料的變形和移動映射到Euler空間里。可以看作固體材料在固定Euler空間的流動。
Arbitrary Lagrange-Euler
問題描述：
采用傳統(tǒng)的拉格朗日模型和ALE（任意的歐拉-拉格朗日）模型兩種方法
ALE模型：板子左右采用歐拉邊界，采用關(guān)鍵字REGION TYPE=EULERIAN，材料從右端流入，左端流出。
這樣可以避免有限元模型尺寸過大和大變形等。
拉格朗日網(wǎng)格材料和網(wǎng)格一起動，充滿網(wǎng)格，歐拉網(wǎng)格固定，材料在網(wǎng)格內(nèi)流動，可不沖滿網(wǎng)格。而ALE集合兩者的優(yōu)點。
1，拉格朗日模型
很多需要進行流固耦合計算的實際案例中，模型一般較為復(fù)雜，采用fluent等流體計算軟件所需的前處理比較復(fù)雜，而且計算分析所需的時間一般較長，采用自適應(yīng)的拉格朗日-歐拉算法可以很好的解決這個問題。
因歐拉算法的材料在網(wǎng)格內(nèi)流動，因此網(wǎng)格本身不會發(fā)生變形，因此不用擔(dān)心因網(wǎng)格畸變帶來的求解發(fā)散等問題，且在處理網(wǎng)格時，流體網(wǎng)格可與結(jié)構(gòu)網(wǎng)格重合，大大簡化了流場，提高了建模效率。
如下以一簡單減速器模型進行示意
來源有限元在線
在abaqus中為了提高分析精度，提供了三種自適應(yīng)技術(shù)：
1. ALE自適應(yīng)網(wǎng)格
2. 自適應(yīng)網(wǎng)格重劃
3. 網(wǎng)格的求解變換
ALE自適應(yīng)網(wǎng)格的全稱為“任意拉格朗日-歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary LagrangianEulerian adaptive meshing）。它不改變原有網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（單元與節(jié)點的數(shù)目和連接關(guān)系不會變化），而是在單個分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質(zhì)量
<p>ALE/CEL中重力場波動是需要解決的關(guān)鍵問題。</p><p>以CPT貫入問題為例，實現(xiàn)ALE和CEL法中土體重力的施加。（附件中附CAE，inp文件）</p><ol><li>ALE法，模型圖如圖1，CPT直徑0.036m，土體長寬均為1.5m，黏土容重8kN/m<sup>3</sup>。</li><li>重力平衡后的豎向應(yīng)力S22云圖如圖2所示，土體沉降如圖3，可以看出S22成層分布，土體沉降較小
