無(wú)網(wǎng)格SPG方法的案例
LS-DYNA中的材料加工，制造過(guò)程及破壞分析-無(wú)網(wǎng)格SPG方法
基于網(wǎng)格的數(shù)值方法（如FEM 等）在模擬材料破壞過(guò)程時(shí)具有局限性。為更好地模擬三維材料、結(jié)構(gòu)中的損傷/破壞行為，LS-DYNA開(kāi)發(fā)了無(wú)網(wǎng)格光滑粒子伽遼金法（SPG）。該方法直接在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行空間積分，避免了其他無(wú)網(wǎng)格法采用的背景網(wǎng)格空間積分法帶來(lái)的局限性。為了準(zhǔn)確模擬材料的開(kāi)裂過(guò)程，SPG方法開(kāi)發(fā)了鍵斷裂破壞模型，該模型采用多種斷裂準(zhǔn)則處理復(fù)雜應(yīng)力情況下材料損傷斷裂過(guò)程。
目前，SPG方法已經(jīng)成功的在材料加工，制造過(guò)程及破壞分析中得到廣泛的應(yīng)用，涉及到的材料有：金屬，復(fù)合材料，混凝土，橡膠，木材和骨頭等材料。可以模擬的加工過(guò)程有各種連接過(guò)程加工，切削，磨削，鉆孔-拉出等。
本文將簡(jiǎn)要介紹SPG方法的基本概念、主要功能及其應(yīng)用，包括材料失效分析方法，汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用（機(jī)械連接工藝及接頭強(qiáng)度）；制造業(yè)及電子工業(yè)行業(yè)應(yīng)用（橡膠的下料、切割、鉆孔、研磨、超聲波切割，各種材料的螺紋成型，混凝土、金屬、木料）；Defense高速撞擊侵徹（侵徹混凝土和金屬目標(biāo)）；生物醫(yī)學(xué)/牙科行業(yè)，如牙鉆/植入，插針（插入橡膠），骨鉆/拔出等。
SPG方法概述及主要特征
由于涉及材料的非連續(xù)性，目前為止材料失效分析仍然是CAE模擬分析中的難點(diǎn)問(wèn)題，當(dāng)我們把有限元和材料失效/破壞分析聯(lián)系在一起，通常默認(rèn)使用單元?jiǎng)h除法，而單元?jiǎng)h除法會(huì)破壞收斂準(zhǔn)則，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致非物理的響應(yīng)，如力和力矩的響應(yīng)會(huì)降低，或不能得到正確的損傷形態(tài)。
展開(kāi) LS-DYNA SPG無(wú)網(wǎng)格伽遼金法 小球沖擊混凝土板
<p>算例為剛性球以500m/s的速度沖擊混凝土板。</p><p>球體材料為鋼，采用rigid模型。</p><p>混凝土板材料為C40，K&C模型。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/c890898b445a4b9f9ace0344e328947f.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/c890898b445a4b9f9ace0344e328947f.gif" style="" width="547">
</figure>
</div><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1366947ffb114ef3823cfbeafa2a7d73.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1366947ffb114ef3823cfbeafa2a7d73.png" style="" width="618">
</figure>
</div><p>若使用不同的混凝土模型，則可以產(chǎn)生完全不同的效果。下圖為RHT模型計(jì)算結(jié)果
展開(kāi) 無(wú)網(wǎng)格方法的簡(jiǎn)介
無(wú)網(wǎng)格方法誕生于1977年。Lucy L B，Gingold R A， Monaghan J J等,使用SPH方法模擬無(wú)邊界的天體現(xiàn)象，這是最早的無(wú)網(wǎng)格方法。在SPH方法中，近似函數(shù)使用核（kerne）近似，方程離散使用配點(diǎn)法，其精度比較低，并且容易出現(xiàn)不穩(wěn)定性。
在隨后的15年里，無(wú)網(wǎng)格的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。直到1992年，Nayroles使用移動(dòng)最小二乘法（MLS）進(jìn)行節(jié)點(diǎn)近似，并使用Galerkin方法進(jìn)行邊值問(wèn)題求解，他稱這種方法為Diffuse Element Method（DEM）。在DEM中，只需要分布的節(jié)點(diǎn)和邊界描述，不需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分，這也正是“無(wú)網(wǎng)格”的由來(lái)。
1994年，西北大學(xué)的Belytschko教授同樣使用MLS進(jìn)行節(jié)點(diǎn)近似，但考慮了在DEM中忽略的形函數(shù)導(dǎo)數(shù)的某些項(xiàng)，并使用Lagrange乘子施加本質(zhì)邊條，稱其為無(wú)單元伽遼金方法（EFG）。EFG比DEM精確，在許多領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，特別是在裂縫生長(zhǎng)，晶體生長(zhǎng)，大變形的等問(wèn)題中。此后，無(wú)網(wǎng)格方法迅猛發(fā)展，目前不同的無(wú)網(wǎng)格方法有十多種：SPH，DEM，EFG，RKPM（再生核質(zhì)子法），F(xiàn)PM（有限點(diǎn)方法），BNM（邊界節(jié)點(diǎn)方法），PU（單位分解），PUFEM（單位分解有限元），HP－Cloud（HP云，或HP覆蓋）， MLPG(無(wú)網(wǎng)格局部Petrov－Galerkin方法)，LBIE（局部邊界積分方程方法），MFS（有限球方法），F(xiàn)MM（Free Mesh Method）,NEM（自然元）等等。
無(wú)網(wǎng)格方法的一個(gè)重要貢獻(xiàn)就是，不僅在于其本身，對(duì)于有限元，有限差分的推動(dòng)作用也是非常大的。如單位分解有限元，使得有限元的精度大大提高，不再是C0的了。廣義有限元和廣義有限差分的出現(xiàn)也是由于無(wú)網(wǎng)格的推動(dòng)作用。
展開(kāi) 金屬塑性加工過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法
金屬塑性加工過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法
請(qǐng)使用附件的閱讀器閱讀
金屬塑性加工過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法.part1.rar
金屬塑性加工過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法.part2.rar
金屬塑性加工過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值模擬方法.part3.rar
第二屆無(wú)網(wǎng)格與粒子類方法研討會(huì)成功召開(kāi)
會(huì)議閉幕式上還正式確定了未來(lái)“無(wú)網(wǎng)格與粒子類方法研討會(huì)”序列會(huì)議的中英文名稱、確定了本屆研討會(huì)承辦方所設(shè)計(jì)的會(huì)議Logo為以后序列會(huì)議的正式Logo等部分相關(guān)事宜，此外還確定了“第三屆無(wú)網(wǎng)格與粒子類方法研討會(huì)”將于2020年在新疆大學(xué)召開(kāi)。
研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
優(yōu)秀論文頒獎(jiǎng)儀式
基于無(wú)網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展） ￥1.99
基于無(wú)網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展）
建模分析流程：
用WB建立FEM幾何模型，用APD前處理，用LSPP進(jìn)行femsph轉(zhuǎn)化，生成SPH粒子，進(jìn)行虛粒子約束等便捷處理，定義接觸設(shè)置求解時(shí)間，定義裂紋損傷的輸出等，最后用UE軟件對(duì)K文件進(jìn)行查看，替換硬脆材料的JH-2本構(gòu)模型，檢查K文件正確性等。用LSDYNA對(duì)K文件求解，用LSPP查看結(jié)果，用ORIGIN對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理。
結(jié)果展示：
One Code, One Model | 一文詳解顯式有限元鼻祖Ansys LS-DYNA
2012-2013年期間發(fā)布LS-DYNA R7.0，新增了三個(gè)求解器：EM，CESE和ICFD，以及用于支持后兩個(gè)求解器的體網(wǎng)格生成器，完成了多物理耦合的完整解決方案。
近年來(lái)，LSTC研發(fā)團(tuán)隊(duì)也從幾十人發(fā)展到了100多人，推出了從R8~R12版本，幾乎每年推出一個(gè)新版本。在隱式計(jì)算、S-ALE流固耦合計(jì)算、DEM離散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG無(wú)網(wǎng)格法、ICFD不可壓縮流體及流固耦合計(jì)算、CESE高速可壓縮流體計(jì)算、電磁場(chǎng)（EM）計(jì)算、Peri-Dynamic算法等領(lǐng)域，尤其有快速的進(jìn)步與發(fā)展。以下列舉的是部分LS-DYNA支持的不同分析類型和方法：
任意拉格朗日歐拉方法
不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)
守恒元/求解可壓縮流體
離散單元法
電磁學(xué)
SPG無(wú)網(wǎng)格伽遼金方法
S-ALE流固耦合
隱式仿真
NVH分析
SPH粒子法
熱傳導(dǎo)
近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)
S-ALE求解器與ALE完全相同，但S-ALE在實(shí)現(xiàn)上是獨(dú)立于ALE而全新開(kāi)發(fā)的，網(wǎng)格的簡(jiǎn)單與單一性也使得程序變得簡(jiǎn)潔與易維護(hù)，簡(jiǎn)潔的程序又反過(guò)來(lái)提高了運(yùn)行的效率。
LS-DYNA頻域分析（FDA）模塊用于工程仿真和分析中進(jìn)行頻域模擬。它為客戶關(guān)注的行業(yè)，提供振動(dòng)、噪音和結(jié)構(gòu)耐久性的解決方案，例如車(chē)輛的NVH（噪音，振動(dòng)和平順度）以及金屬結(jié)構(gòu)和部件的耐久性，這種分析對(duì)于車(chē)輛和其他結(jié)構(gòu)的舒適性，安全性和完整性至關(guān)重要。
SPH法，作為一種無(wú)網(wǎng)格拉格朗日的粒子方法，有著它自身的優(yōu)點(diǎn)。作為無(wú)網(wǎng)格方法，它可以自然處理極端變形，移動(dòng)邊界，自由表面和可變形邊界。
展開(kāi) One Code, One Model | 一文詳解顯式有限元鼻祖Ansys LS-DYNA
2012-2013年期間發(fā)布LS-DYNA R7.0，新增了三個(gè)求解器：EM，CESE和ICFD，以及用于支持后兩個(gè)求解器的體網(wǎng)格生成器，完成了多物理耦合的完整解決方案。
近年來(lái)，LSTC研發(fā)團(tuán)隊(duì)也從幾十人發(fā)展到了100多人，推出了從R8~R12版本，幾乎每年推出一個(gè)新版本。在隱式計(jì)算、S-ALE流固耦合計(jì)算、DEM離散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG無(wú)網(wǎng)格法、ICFD不可壓縮流體及流固耦合計(jì)算、CESE高速可壓縮流體計(jì)算、電磁場(chǎng)（EM）計(jì)算、Peri-Dynamic算法等領(lǐng)域，尤其有快速的進(jìn)步與發(fā)展。以下列舉的是部分LS-DYNA支持的不同分析類型和方法：
任意拉格朗日歐拉方法
不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)
守恒元/求解可壓縮流體
離散單元法
電磁學(xué)
SPG無(wú)網(wǎng)格伽遼金方法
S-ALE流固耦合
隱式仿真
NVH分析
SPH粒子法
熱傳導(dǎo)
近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)
S-ALE求解器與ALE完全相同，但S-ALE在實(shí)現(xiàn)上是獨(dú)立于ALE而全新開(kāi)發(fā)的，網(wǎng)格的簡(jiǎn)單與單一性也使得程序變得簡(jiǎn)潔與易維護(hù)，簡(jiǎn)潔的程序又反過(guò)來(lái)提高了運(yùn)行的效率。
LS-DYNA頻域分析（FDA）模塊用于工程仿真和分析中進(jìn)行頻域模擬。它為客戶關(guān)注的行業(yè)，提供振動(dòng)、噪音和結(jié)構(gòu)耐久性的解決方案，例如車(chē)輛的NVH（噪音，振動(dòng)和平順度）以及金屬結(jié)構(gòu)和部件的耐久性，這種分析對(duì)于車(chē)輛和其他結(jié)構(gòu)的舒適性，安全性和完整性至關(guān)重要。
SPH法，作為一種無(wú)網(wǎng)格拉格朗日的粒子方法，有著它自身的優(yōu)點(diǎn)。作為無(wú)網(wǎng)格方法，它可以自然處理極端變形，移動(dòng)邊界，自由表面和可變形邊界。
展開(kāi) 