沖擊波與結(jié)構(gòu)流固耦合分析的案例
基于結(jié)構(gòu)化sale方法的爆炸沖擊流固耦合研究
12.結(jié)果分析
通過(guò)計(jì)算，炸藥起爆，沖擊靶板，靶板變形應(yīng)力等效果如下圖所示。
6月11-13日 南京 斯姆勒 | LS-DYNA結(jié)構(gòu)沖擊、爆炸及流固耦合顯示動(dòng)力學(xué)分析高級(jí)專題培訓(xùn)
LS-DYNA結(jié)構(gòu)沖擊、爆炸
及流固耦合顯示動(dòng)力學(xué)分析
-高級(jí)專題培訓(xùn)-
summer is coming...
- 01 -
培訓(xùn)目標(biāo)：
(1) 理解結(jié)構(gòu)顯示動(dòng)力學(xué)計(jì)算的原理；
(2) 掌握結(jié)構(gòu)顯示動(dòng)力學(xué)計(jì)算的方法；
(3) 掌握解決顯示動(dòng)力學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題；
(4) 培養(yǎng)獨(dú)立解決顯示動(dòng)力學(xué)工程問(wèn)題的能力。
- 02 -
增值服務(wù)
1、贈(zèng)送培訓(xùn)同屏錄制高清視頻（價(jià)值2680元），可反復(fù)學(xué)習(xí)。
2、參與學(xué)員均免費(fèi)注冊(cè)為雅典娜仿真技術(shù)共享云平臺(tái)會(huì)員，贈(zèng)送仿真技術(shù)視頻數(shù)百G仿真技術(shù)視頻；
3、持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名2人享有9折優(yōu)惠； 一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠。
4、參與學(xué)員及單位均可享受雅典娜云平臺(tái)所有課程7折優(yōu)惠。
5、單次課程參與培訓(xùn)人數(shù)5人及以上，可安排就近城市開課。
展開 平板射流沖擊流固耦合分析
流固耦合穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例（平板射流沖擊）；
模擬平臺(tái)Workbench；網(wǎng)格工具Ansys Meshing；
流場(chǎng)計(jì)算工具Fluent；結(jié)構(gòu)計(jì)算工具Static Structural；
01 問(wèn)題描述
自由射流沖擊平板是流固耦合的典型問(wèn)題。如下圖所示，射流入口高為0.2m，寬為0.5m，流速為40m/s，沖擊底部固定的平板，求解平板在射流作用下的位移和應(yīng)力。
02 組合分析模塊
03 導(dǎo)入幾何模型
04 命名面
05 劃分流體網(wǎng)格
06 進(jìn)入Fluent，定義物理模型
07 定義材料
08 定義流域材料類型
09 定義邊界條件
水力直徑=0.2*0.5*4/(0.2+0.5)/2=0.285m
10 求解方法(solution methods)，求解控制(solution controls)，監(jiān)控(monitors)都按默認(rèn)設(shè)置；
11 初始化
12 求解
13 定義切平面
14 后處理
提取流場(chǎng)壓強(qiáng)
提取流速
15 進(jìn)入結(jié)構(gòu)分析模塊，劃分網(wǎng)格
16 導(dǎo)入流體壓強(qiáng)
17 約束平板底部
18 求解位移和等效應(yīng)力
sheliubegin.7z
展開 【流固耦合】降落傘充氣過(guò)程流固耦合分析
引 言
降落傘的充氣展開過(guò)程具有極為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特征，它涉及到流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等諸多學(xué)科。降落傘的工作過(guò)程主要有拉直、充氣和穩(wěn)定三個(gè)階段。在充氣過(guò)程中，傘衣的結(jié)構(gòu)大變形與傘衣周圍流場(chǎng)變化的相互耦合是十分復(fù)雜的。因此，想要通過(guò)理論模型求解該過(guò)程是非常難以實(shí)現(xiàn)，而數(shù)值仿真技術(shù)將提供較好的解決思路。
降落傘的數(shù)值模擬是典型的流固耦合問(wèn)題。解決該問(wèn)題的主要思路是：應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬降落傘的流場(chǎng)特征，通過(guò)結(jié)構(gòu)有限元法模擬降落傘的結(jié)構(gòu)特性，然后把兩者通過(guò)迭代耦合的方式結(jié)合起來(lái)，完成降落傘的數(shù)值模擬。本案例采用有限元分析軟件LS-DYNA來(lái)求解分析降落傘的充氣過(guò)程。
首先建立傘衣幾何模型，初始狀態(tài)設(shè)定為半折疊狀態(tài)，如圖1所示，將其保存為stp格式并導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行前處理。確定傘繩初始長(zhǎng)度，并設(shè)定頂點(diǎn)位置，通過(guò)line功能建立傘繩線條。根據(jù)幾何模型大小對(duì)流體域進(jìn)行建模，可設(shè)置為圓柱體域空間，選擇合適的尺寸對(duì)上述部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，計(jì)算模型可參考圖2。
圖1 傘衣幾何模型
圖2 降落傘及流體域計(jì)算模型
傘衣材料選擇柔性紡織物材料，關(guān)鍵字為MAT_034,其密度為500kg/m3，彈性模量400MPa，泊松比0.15，厚度設(shè)置為2mm。傘繩選擇離散梁?jiǎn)卧牧希P(guān)鍵詞為MAT_071，其中密度為400kg/m3，彈性模量97000MPa，截面積可自行設(shè)置。流體域賦予理想氣體，并設(shè)定空氣流速為80m/s。計(jì)算方法選擇ALE流固耦合算法。其余Card填充較為繁瑣，不在此贅述。
展開 
ansys流固耦合分析與工程實(shí)例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
同時(shí)需要關(guān)閉結(jié)構(gòu)的auto time stepping。
具體步驟
1、創(chuàng)建幾何模型，需要同時(shí)創(chuàng)建固體模型與流體模型。
2、在Workbench中搭建流固耦合流程。
3、流體求解設(shè)置
網(wǎng)格劃分:抑制固體,對(duì)流場(chǎng)區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行劃分,并進(jìn)行邊界命名,包括入口、出口等。
求解設(shè)置
動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域設(shè)置
時(shí)間步控制
4、結(jié)構(gòu)求解設(shè)置
網(wǎng)格劃分。抑制流體區(qū)域網(wǎng)格,對(duì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行劃分,并重命名。
約束和邊界設(shè)置。
5、流固耦合System Coupling設(shè)置
耦合求解時(shí)間設(shè)置。包括時(shí)間步,總計(jì)算時(shí)間等。
定義流固數(shù)據(jù)傳遞。如：流體向固體傳遞力的數(shù)據(jù),固體向流體傳遞位移數(shù)據(jù)等。
6、仿真結(jié)果查看
流體中主要查看流場(chǎng)改變，固體中主要查看位移、應(yīng)力及應(yīng)變信息。
下載地址：ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例
展開 基于LS-DYNA及FLUENT的板殼結(jié)構(gòu)流固耦合分析
本文采用ANSYS顯示動(dòng)力分析模塊LS-DYNA及流場(chǎng)分析模塊FLUENT，對(duì)水下的板殼結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及其界面的流固耦合現(xiàn)象進(jìn)行了仿真分析。流場(chǎng)計(jì)算得到的界面壓強(qiáng)數(shù)據(jù)以外載荷的形式施加于結(jié)構(gòu)表面，使其產(chǎn)生位移及變形；同時(shí)，結(jié)構(gòu)的變化又進(jìn)一步影響了流場(chǎng)的分布。通過(guò)往復(fù)的雙向耦合迭代，得到了板殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)以及流場(chǎng)的分布情況。仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明，此方法適用于解決兼有大位移及較大變形特征的流- 固耦合問(wèn)題。
1 前言
在自然界中，流-固耦合現(xiàn)象廣泛存在于航空、航天、汽車、水利、石油、化工、海洋以及生物等領(lǐng)域。很多實(shí)際問(wèn)題中流體載荷對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響不可忽略；同時(shí)，結(jié)構(gòu)的位移和變形也會(huì)對(duì)流場(chǎng)的分布產(chǎn)生重要影響。例如各種水下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都需要考慮這種現(xiàn)象。
板殼是基本的結(jié)構(gòu)單元，研究其與流體相互作用的過(guò)程的仿真方法對(duì)水下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。文獻(xiàn)利用ANSYS/LS-DYNA對(duì)板殼結(jié)構(gòu)在水下爆炸沖擊載荷作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析和試驗(yàn)研究，文獻(xiàn)對(duì)窄流道中柔性單板流致振動(dòng)引起的流-固耦合問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬，但以上文獻(xiàn)所進(jìn)行的分析均為板殼結(jié)構(gòu)處于約束狀態(tài)下的平衡位置附近的振動(dòng)耦合分析。利用ANSYS靜力學(xué)分析模塊以及CFX或FLUENT等流體分析模塊對(duì)有固定約束條件的板殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行流-固耦合分析的實(shí)例已經(jīng)很多，ANSYS Workbench中也有這方面的耦合實(shí)例。但是對(duì)于流體沖擊引起結(jié)構(gòu)的大位移以及較大變形的動(dòng)力學(xué)分析目前還不完善，有待進(jìn)一步的研究。因此本文應(yīng)用大型通用有限元分析軟件ANSYS13.0中的顯示動(dòng)力分析模塊LS-DYNA以及流體分析模塊FLUENT，對(duì)受流體沖擊作用下兼有大位移及較大變形的板殼結(jié)構(gòu)的流-固耦合作用進(jìn)行了仿真分析。
展開 流固耦合爆炸應(yīng)力波傳播
流固耦合模擬爆炸，壓力只在炸藥的part里面?zhèn)鞑ィ幌虮槐?em>結(jié)構(gòu)傳播？
基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（二）流固耦合
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接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場(chǎng)計(jì)算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場(chǎng)計(jì)算，獲得了流體結(jié)構(gòu)邊界面的壓強(qiáng)信息，本篇博客將繼續(xù)說(shuō)明后續(xù)的流固耦合計(jì)算過(guò)程。
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一、建立結(jié)構(gòu)有限元模型
固體區(qū)域的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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該結(jié)構(gòu)為中空的薄壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有十字交叉的加強(qiáng)筋作為支撐。因此選擇使用殼單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算采用OPtistruct求解器，因此將Hypermesh切換到OPtistruct求解器模塊下
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導(dǎo)入幾何模型后，提取該薄壁結(jié)構(gòu)的外表面（而不是抽取中面，因?yàn)樾枰ＷC結(jié)構(gòu)域邊界和流體域邊界能在空間中對(duì)上，減小后續(xù)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)映射的誤差），內(nèi)部加強(qiáng)筋則抽取其中面。修補(bǔ)幾何拓補(bǔ)關(guān)系后劃分網(wǎng)格，得到完整的結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算所用有限元模型，如下：
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設(shè)置屬性與材料，需要注意的是，這里外型面的網(wǎng)格不是在幾何模型的中面位置而是在其外表面，因此需要設(shè)置一下pshell屬性里的ZOFFS偏移參數(shù)
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該參數(shù)可能為正可能為負(fù)，和殼單元的法向相關(guān)，至于是否設(shè)置正確，可以簡(jiǎn)單的通過(guò)以下命令查看，該命令可以顯示殼單元的實(shí)際厚度，看能否和幾何模型對(duì)得上即可。
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到這里，結(jié)構(gòu)部分的有限元模型便建好了，下一步需要將Fluent里的載荷映射到結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上。
展開 水下高速沖擊流固耦合 ￥50
學(xué)習(xí)到流固耦合這部分，今天反復(fù)錯(cuò)了好幾次，一下午終于做出了水下沖擊的流固耦合反應(yīng)
水中彈丸高速沖擊時(shí)產(chǎn)生壓力，遇到靶板產(chǎn)生反射形成新的高壓力點(diǎn)。
下面是K文件和原始模型，需要的可以下載。
WorkBench平臺(tái)下兩圓管雙向流固耦合分析（考慮結(jié)構(gòu)變形）
核工業(yè)及其他行業(yè)領(lǐng)域越來(lái)越重視流固耦合作用帶來(lái)的影響，本案例以最具代表性的細(xì)長(zhǎng)圓管為例，分析在流體力的激勵(lì)下，往復(fù)顫振的效果，并考慮固體圓管的變形。
流體介質(zhì)為水，圓管材料為鋼，以下為核心的仿真流程和結(jié)果。
創(chuàng)建雙圓管及外流場(chǎng)的幾何模型
一、流體求解設(shè)置
（1）網(wǎng)格劃分：抑制2個(gè)固體圓管，對(duì)流場(chǎng)區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，并進(jìn)行邊界命名，包括入口、出口、圓柱面等。
（2）求解設(shè)置。給定介質(zhì)材料為水，并設(shè)置邊界條件，采用速度入口、outflow出口。
（3）動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域設(shè)置。
（4）時(shí)間步控制。
二、結(jié)構(gòu)求解設(shè)置
（1）網(wǎng)格劃分。抑制流體區(qū)域網(wǎng)格，對(duì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行劃分，并重命名。
（2）約束和邊界設(shè)置。對(duì)兩端圓柱面施加固定約束，對(duì)圓柱面定義流固耦合面。
（3）求解設(shè)置。設(shè)置求解時(shí)間步等信息。
三、流固耦合System Coupling設(shè)置
（1）耦合求解時(shí)間設(shè)置。
（2）定義流固數(shù)據(jù)傳遞。
（3）定義流、固計(jì)算順序。
四、仿真結(jié)果
（1）截面網(wǎng)格
（2）截面速度
（3）渦
（4）圓柱變形和振動(dòng)
展開 ANSYS Workbench單向流固耦合案例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
流固耦合（Fluid-solid interaction，F(xiàn)SI）計(jì)算，通常用于考慮流體與固體間存在強(qiáng)烈的相互作用時(shí)，對(duì)流體流場(chǎng)與固體應(yīng)力應(yīng)變的考察。FSI計(jì)算按數(shù)據(jù)傳遞方式可分兩類：?jiǎn)蜗?em>耦合與雙向耦合。所謂單向耦合，主要是指數(shù)據(jù)只從流體計(jì)算傳遞壓力到固體，或者只從固體計(jì)算傳遞網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位移到流體。雙向耦合則在每一時(shí)刻都同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送相應(yīng)的物理量（流體計(jì)算發(fā)送壓力數(shù)據(jù)，固體計(jì)算發(fā)送位移數(shù)據(jù)）。
ANSYS Workbench中可以利用Fluent與DS進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算。我們這里來(lái)舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的單向耦合例子：風(fēng)吹擋板。我們假定擋板位移可忽略不計(jì)，固體變形對(duì)流場(chǎng)影響可以忽略，所考慮的是流體壓力作用在固體上，固體的應(yīng)力分布。當(dāng)然這里的壓力可以換成溫度等其他物理量。
1新建工程
注意是從Fluent →Static Structure。連接圖如1所示。
圖1 工程關(guān)系
圖2 進(jìn)入DM建模
2 DM創(chuàng)建模型
進(jìn)入Fluent中的DM進(jìn)行模型創(chuàng)建，如圖2所示。流固耦合計(jì)算中的幾何模型與單純的流體模型或固體模型不同，它要求同時(shí)具有流體和固體模型，而且流體計(jì)算中只能有流體模型，固體計(jì)算中只能有固體模型。建好后的模型如圖3，4，5所示。由于固體模型需要從這里導(dǎo)入，所以我們保留固體與流體模型。
展開 
炸彈入水沖擊——流固耦合
入水沖擊——流固耦合
STAR-CCM+流固交界面處理教程：管道大變形過(guò)程的流固耦合分析
背景
管道輸送在工業(yè)和工程中起到重要作用，近年來(lái)，這一課題已發(fā)展成為一個(gè)分析流體-結(jié)構(gòu)相互作用（FSI）的動(dòng)力學(xué)模型，在航空航天、空氣動(dòng)力學(xué)、船舶運(yùn)動(dòng)、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。基于FSI的仿真模擬可以用于研究管道輸送的動(dòng)力特性和穩(wěn)定性，得到管道的固有頻率，幫助提高管道輸送的可靠性。
本文以一根細(xì)管在脈沖荷載下的變形過(guò)程為例，說(shuō)明用Simcenter STAR-CCM+分析FSI的詳細(xì)步驟，并給出分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。
幾何和網(wǎng)格
本例所用的幾何結(jié)構(gòu)是一個(gè)簡(jiǎn)單的半管模型，如圖1所示，直徑0.02 m，長(zhǎng)1.20 m，其中流動(dòng)通過(guò)速度入口進(jìn)入，壓力出口流出。管道的內(nèi)壁面作為流體流動(dòng)的固體邊界，但在整體幾何結(jié)構(gòu)的中間部分（中段0.4m的部分）與流體域動(dòng)態(tài)耦合。管道壁面的固體域用0.0005 m厚、0.40 m長(zhǎng)的固體域表示，兩端固定，外表面無(wú)應(yīng)力。管道的其余部分處理為剛性邊界。
圖1 幾何示意圖
輸入文件為VibratingPipe_impulse_start.sim，打開后先將Geometry >Parts節(jié)點(diǎn)下的Fluid和Pipe分配為Regions，再用Directed Mesh對(duì)整體幾何劃分純六面體網(wǎng)格，輸入文件中已經(jīng)設(shè)置了Directed Mesh的各個(gè)選項(xiàng)，直接Execute All即可生成網(wǎng)格，流體網(wǎng)格首先運(yùn)行，并通過(guò)流體體積掃掠到出口，生成流體六面體網(wǎng)格。然后生成固體域的網(wǎng)格，由固體的某個(gè)端面向?qū)γ鎾呗樱晒鼙诘牧骟w網(wǎng)格。結(jié)果如圖2所示，管道壁面厚度方向3層單元。表1中列出了幾何和網(wǎng)格的主要參數(shù)。
圖2整體及局部六面體網(wǎng)格
表1 幾何和網(wǎng)格參數(shù)
設(shè)置求解
本例求解的是一個(gè)瞬態(tài)、三維、層流、可壓縮流動(dòng)。流體介質(zhì)采用恒速0.001 m/s的水，水的密度用場(chǎng)函數(shù)定義。
展開 【9月21-23日 鄭州 斯姆勒】結(jié)構(gòu)/流體傳熱、流熱固耦合及熱疲勞分析工程應(yīng)用高級(jí)培訓(xùn)
四、時(shí)間地點(diǎn)：
2019年9月21-23日 鄭州
（共四天，第一天報(bào)道，上課三天）
一、課程亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)分析
（一）在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經(jīng)驗(yàn)的博士學(xué)位專家授課，能夠從仿真理論、項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)等多維度進(jìn)行詳細(xì)和深度講解；
（二）在內(nèi)容設(shè)計(jì)上，該課程基本涵蓋了工程結(jié)構(gòu)傳熱、流體傳熱、流固熱多場(chǎng)耦合分析的應(yīng)用各個(gè)方面，包括熱分析基本原理、工程結(jié)構(gòu)傳熱建模方法、線性/非線性傳熱、熱應(yīng)力分析技巧和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也涵蓋了工程焊接傳熱分析及殘余應(yīng)力分析、熱斷裂分析、熱疲勞分析、流固熱多場(chǎng)耦合分析等熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題解決方案的高級(jí)應(yīng)用；
（三）在授課方式上，課程培訓(xùn)采用理論和軟件案例操作相結(jié)合的方法，全面細(xì)致地講解工程結(jié)構(gòu)傳熱、流體傳熱及流固熱多場(chǎng)耦合分析等應(yīng)用問(wèn)題，讓培訓(xùn)學(xué)員既掌握學(xué)科理論，又具備工程問(wèn)題的解決能力，幫助科研院所、企業(yè)在工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用上解決“魚”和“漁”問(wèn)題。
六、課程大綱：
展開 超音速射流 沖擊平板 流固耦合傳熱
高速流體沖擊至平板后，滯止，溫度上升，并和平板發(fā)生熱量傳遞。
文獻(xiàn)中有兩個(gè)地方值得爭(zhēng)議，第一個(gè)地方是一處明顯錯(cuò)誤。
如圖畫圈的地方，出現(xiàn)了兩處溫度不連續(xù)。這是明顯不正確的。原因是文獻(xiàn)采用了interface進(jìn)行流固耦合換熱，而interface進(jìn)行標(biāo)量插值，回來(lái)帶誤差使得溫度不連續(xù)。應(yīng)該采用wall wall shadow模型。
第二，文獻(xiàn)中溫度和壓力圖出現(xiàn)了明顯的激波串，但是我用fluent總是撲捉不到。根據(jù)氣動(dòng)理論 該模型pe2>pb，出口氣體應(yīng)該繼續(xù)膨脹，而不是在出口附近形成正激波，或者強(qiáng)烈的激波串。那么這個(gè)激波串應(yīng)該是擋板對(duì)氣流的反射作用造成的。
但是目前還撲捉不到。
用耦合算法出現(xiàn)了類似鉆石網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。
激波串
溫度
Examination on Substrate Preheating Process in Cold Gas Dynamic Spraying0.pdf
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密度基
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壓力基
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壓力基
第一個(gè)圖是耦合算法求解結(jié)果。還沒(méi)有完全收斂。
第二個(gè)是壓力基求解結(jié)果，連續(xù)項(xiàng)quick，其他1階格式
壓力基
密度基
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展開 