ABAQUS ALE的案例
ABAQUS-ALE方法詳解及各選項卡參數意義與設置
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ABAQUS ALE (例1) 3D模擬板錨或螺旋樁上拔過程 ￥66.67
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－歐拉自適應網格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）來模擬板錨或螺旋樁單葉葉片上拔的過程；
2）模型通過自適應網格來處理大變形中的網格畸變問題；
3）模型求解器為Abaqus standard, 因勻速拉拔而采用準靜態分析步（general，static）；
4）本構模型為摩爾庫倫本構模型，以模擬螺旋錨或板錨上拉時砂土的應力應變行為。
二、模型的建立
三、模型結果
模型可用于看拉拔過程中土的應力應變，砂土的速度場，板隨拉拔位移提供的抗拉承載力。
土的初始地應力平衡狀態
土拉拔過程中的應力分布圖
展開 ABAQUS顯式ALE自適應網格控制選項卡參數意義與設置
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網格：
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體積算法（volume smoothing）
該算法十分健壯，為默認算法，在絕大多數情況下適用。
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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，在節點被非結構化網格包圍時，次算法為推薦算法，若節點被結構化網格包圍，其效果與體積算法類似。
三種算法可以結合適用，利用權重值來定義，需要記住的是，三種算法各占的權值加起來必須等于1。
6）在ABAQUS CAE中的ale mesh control 中boundary region smoothing下面的三個參數：
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initial feature angle
即初始檢測角度的設置，當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，網格不允許通過這個corner小于的話就說明，該corner足夠圓滑，網格可以通過，當然，該corner應該是具有活性的，對corner活性的控制由下面一個參數(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 基于ABAQUS的ALE技術
ABAQUS/EXPLICIT 的 Adaptive meshing 維持相同mesh's topology. 可以嘗試增加 mesh sweep 的次數, 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，顯示動力學求解器LS_DYNA采用一種ALE方法能夠減輕大變形分析時網格畸變所帶來的不利影響，當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域網格細化的，通過這種方法網格的數量會增多，而其中的ALE方法則是用來減輕網格畸變的，網格數目并不會增多．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下網格之間的物質不會通過單元格之間而流動，而Euler方式下物質可以在網格之間傳遞．
展開 
Abaqus 中ALE功能應用介紹
來源有限元在線
在abaqus中為了提高分析精度，提供了三種自適應技術：
1. ALE自適應網格
2. 自適應網格重劃
3. 網格的求解變換
ALE自適應網格的全稱為“任意拉格朗日-歐拉自適應網格”（Arbitrary LagrangianEulerian adaptive meshing）。它不改變原有網格的拓撲結構（單元與節點的數目和連接關系不會變化），而是在單個分析步的求解過程中逐步改善網格的質量。
ALE自適應網格主要用于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，盡管可以設定ALE自適應網格，但是不會有明顯的作用。
使用ALE自適應網格時，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自適應網格；
2、在INP文件中，可以使用關鍵字定義多個ALE自適應網格區域；
*ADAPTIVEMESH,ELSET=elset_name
但是，在CAE界面中一個分析不只能定義一個ALE自適應網格區域。
3、不使用ALE自適應網格時，在分析過程中單元網格會跟隨材料一起運動，每個節點和每個單元的輸出變量都與材料點一一對應，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自適應網格時，隨之單元變形的增加，abaqus求解器將逐漸更新節點和單元的位置，以免單元過度變形，同時求解變量也將從舊的單元網格變換到新的單元網格中。
展開 abaqus軋制 兩種方法 ALE與歐拉邊界 ￥10
問題描述：
采用傳統的拉格朗日模型和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。
拉格朗日網格材料和網格一起動，充滿網格，歐拉網格固定，材料在網格內流動，可不沖滿網格。而ALE集合兩者的優點。
1，拉格朗日模型
尺寸 20×4，R30 單位毫米
質量縮放，加快分析速度；
2，ALE模型
建模過程基本一致
不同點：
選取ALE區域，設置頻率
設置ALE網格約束，將歐拉邊界網格約束住，修改inp文件關鍵字：REGION TYPE=EULERIAN
展開 Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
基于ALE與Johnson-Cook模型的切削仿真_Abaqus ￥15.9
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，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 則材料在變形，Euler空間也是可變的。可以看作固體材料在可變Euler空間的流動。
Johnson-Cook 模型
Johnson-Cook 是常用的材料本構模型。一般用于描述大應變（large strains）、高應變率（high strain rates）、高溫（high temperatures）環境下金屬材料的強度以及失效。
Y - yield stress是應變ε、應變率ε*和溫度T的函數。
εfailure-出現裂紋的應變值。
如何得到A,B,C,n,m,D1,D2,D3,D4,D5,以及溫度相關參數是關鍵。
ABAQUS 分析過程。
1. 建模
工具分為三個part，主要是為了方便劃分網格。
刀具為解析剛體。
展開 基于abaqus的變速箱甩油模型（流固耦合、ALE算法） ￥5.99
如下以一簡單減速器模型進行示意，采用的是abaqus求解器，后續如果大家關注，可以進行LS-DYNA的建模，計算效果及效率與abaqus相當。
附件為inp模型及設置關鍵步驟，感興趣可以下載。
abaqus地應力平衡(explcit大變形，ALE/CEL)，附CAE，inp文件 ￥9.9
<p>ALE/CEL中重力場波動是需要解決的關鍵問題。</p><p>以CPT貫入問題為例，實現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。
展開 有關近期采用ABAQUS調試FSW過程的一些問題總結
采用ABAQUS的ALE方法，歐拉邊界設定進行仿真FSW過程，當采用下壓量為固定的初始條件時，在我近期一個月的調試內，無論修改ALE還是修改材料模型，或者焊接參數，都無可避免的出現了攪拌針后側與材料脫離的問題，孔洞增大畸變停止計算。
對于這個問題，我了解到很多同仁都有遇到，但是在已經發表的文章以及畢業論文中，有些研究人員的確已經解決了這個問題，我本人多次向這些方面的學者求教，但是因為某些原因，還未收到任何答復。至此，我后期采用恒壓力的方式進行了邊界設定，并且采用更為簡單的彈塑性塑性應力，僅考慮溫度變化。在模擬結果中，
在焊接階段，的確解決了之前恒下壓量帶來的問題，但是卻遭遇了一個很奇怪的新問題，結果如圖所示：
隨著焊接進行，攪拌針下壓深度一直在增加，絲毫沒有和焊接工件表面建立動態力平衡的過程。起初以為是焊接速度太慢，但是增加速度，已經出現下壓量一直增加，表現為材料攪拌針下冊材料一直在軟化的問題。但從增加焊接速度，使得前進方向較低溫金屬流入的方式考慮，增加速度應該可以阻止下壓量一直增加吧。反正該方式沒解決此問題！
隨后，在焊接階段增加了下壓方向攪拌針位移為0的約束，這就導致跟恒位移建模一樣遭遇同樣問題！不可行！
再者，采用改變材料本構，增加塑性應變硬化，因為下壓量增加應變增加 材料應該更硬，抵抗攪拌頭下壓，但是采用JC參數后，貌似避免了該問題下壓，但是又出現攪拌針和后側材料脫離問題。（流動性差？），改JC后計算如下：
請問，各位同仁誰還有解決的辦法呢，歡迎評論呀
展開 
ABAQUS在金屬切削方面的實例
3.4 定義分析步
目前，ABAQUS中make切削分析可以采用兩種分析步，一種是基于熱力耦合的分析步，這種分析步充分考慮了切削過程的熱與結構力相互耦合及相關機制，另一種是動態絕熱分析，這種分析認為切削在短時間內完成，因此熱量還未來得及發生傳導。本案例的分析時間較長，采用第一種分析步類型。
由于切削分析涉及了材料的極大變形，使用傳統的拉格朗日網格會產生嚴重的畸變，甚至導致分析停止，因此使用自適應拉格朗日-歐拉網格，即ALE。ALE結合了拉格朗日網格和歐拉網格的優點，一方面通過拉格朗日方法定義邊界，另一方面使用歐拉方法解決網格畸變問題，這種方法目前在大變形分析領域得到很好的應用。ALE是依賴分析步設置的，因此必須先在Step模塊中創建分析步，然后在同一模塊中設置ALE參數。本文設置的分析步和ALE參數如圖6、7所示，關于ALE的更詳細設置，請參見ABAQUS關于ALE部分的幫助文檔。
也可以適當地采用質量縮放，在保證結果正確的前提下，加快計算的時間。具體設置可參照幫助文檔中關于質量縮放的介紹。
3.5 接觸定義
首先定義接觸屬性。切削過程，需要設置相應的摩擦，采用的接觸形式為硬接觸，還需定義生熱系數和熱量分配系數。生熱系數主要是計算摩擦作用產生熱的比例，熱量分配系數主要是對摩擦所生熱量進行分配。接下來定義接觸，選擇工件和刀具的表面，以建立相應的接觸關系。接觸定義如圖8所示。
由于本案例主要關心工件的塑性應力場和熱應力場分布，因此對刀具施加剛體約束可以減少計算的時間，且不會影響計算的結果。
展開 淺談ALE自適應網格
ALE網格自適應方法使得網格脫離材料獨立流動，就可以改善網格狀況，使得網格在整個分析過程中保持比較良好的狀態。ALE網格自適應方法不會改變網格的拓撲結構。
要對該方法做完全理解的話還得看看ABAQUS文檔中的詳細介紹了，比如網格重劃域的概念，以及如何定義，域的邊界有哪些（拉格朗日邊界，歐拉邊界，滑動邊界），他們的定義與區別等，網格限制等等。文檔里面有詳細介紹，也不是很難，基本可以看懂。
下面說一下ALE adaptive meshing適用范圍與特點：
顯示模塊中：
1.通常能夠在材料嚴重變形的情況下保持比較好的網格狀態；
2.在整個分析過程中不改變網格的拓撲結構；
3.能用來分析拉格朗日問題（即材料不離開網格的問題）與歐拉問題（材料
在網格內流動的問題）；
4.能用于動態分析中的大變形情況（沖壓，穿刺等）；
5.能用于準靜態分析（軋制，金屬成形等）。
隱式模塊中：
主要用于聲疇，沖蝕，磨損等，分析的問題也主要是拉格朗日問題等，作用不是很大。
下面是一個金屬成型的例子，左邊是沒有使用ALE網格適應技術的網格狀況，右邊是使用了該技術的網格狀況，可以看到，網格狀態有很明顯的改善。
ABAQUS淺談ALE自適應網格.pdf
展開 【案例】圓柱體坯料鍛造鐓粗-ALE網格自適應大變形分析
圓柱體坯料鍛造鐓粗-ALE網格自適應大變形分析
Upsettingofacylindricalbillet:quasi-staticanalysiswithmesh-to-meshsolutionmapping(Abaqus/Standard)andadaptivemeshing(Abaqus/Explicit)
這是abaqus幫助文檔案例之一。內容為自己親自動手做的，含經驗分享。
本案例旨在模擬一個圓柱體坯料在剛性平板間的鐓粗過程，這是一個涉及大應變、幾何非線性和接觸的高度非線性問題。其核心挑戰在于：如何在極度網格畸變下繼續獲得穩定、準確的準靜態解。
案例演示了兩種解決方案：
1、在 Abaqus/Standard 中使用網格到網格的解映射 (Mesh-to-Mesh Solution Mapping)：當初始、網格嚴重畸變時，停止計算，基于當前變形構型生成新網格，并將所有場變量（應力、應變、狀態變量等）從舊網格“映射”到新網格，然后在新網格上繼續分析。
2、在 Abaqus/Explicit 中使用自適應網格 (ALE Adaptive Meshing)：在分析過程中，周期性地平滑網格節點（不改變單元連接關系），使其相對于材料移動，從而在材料發生大變形時仍能保持網格質量。
Abaqus/Standard 方案：網格到網格解映射步驟解析
這種方法本質上是分階段的手動重啟動分析。
第一階段分析 (Initial Analysis)
建模: 創建圓柱坯料（可塑性材料）和兩個剛性平板的初始模型，定義接觸。
分析設置: 建立一個準靜態（Static, General）分析步，施加位移載荷使平板擠壓坯料。
運行與分析監控: 提交計算。密切關注狀態文件（ .sta ）中的增量嘗試情況和消息文件（ .msg ）中的警告。
展開 ALE方法詳解及各選項卡參數意義與設置
Initial remeshing sweeps參數設置
也就是ALE過程開始之前對網格的一個優化，概念與mesh sweeps類似，因為我們有可能利用已經變形的很厲害的網格進行分析，這時，在分析開始之前，就需要對網格進行重畫。
在ABAQUS CAE中的ale mesh control選項卡剩下的參數就三個了，即boundary region smoothing下面的三個參數：
（1） initial feature angle
即初始檢測角度的設置，當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，網格不允許通過這個corner
小于的話就說明，該corner足夠圓滑，網格可以通過，當然，該corner應該是具有活性的，對corner活性的控制由下面一個參數(Transition feature angle)控制,否則也不會被考慮。
（2） 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。
（3） Mesh constraint angle
控制分析過程的一個角度參數，一般大于45度，設為默認值就可以，在分析過程中，當網格內某一個角度大于該參數值時，分析終止，文檔有詳細介紹。
第三部分 ALE adaptive mesh constraint網格約束方面的控制
該部分比較復雜，內容很多，我理解得也不清楚，望有高手指教。
最后總結下ALE的一個總過程，假定每5個增量步進行一次remesh，mesh sweeps參數值為m，advectionsweeps的值為n，一個ALE具體過程可由下圖表示：
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