共節點算法的案例
基于共節點算法的混凝土爆炸仿真
對于爆炸過程模擬的常用方法有公用節點算法、接觸耦合算法及流固耦合算法等。但考慮到后兩種方法的計算時間較長（ALE算法計算效率較低）[1]，同時，本文經過多次仿真調試發現：流固耦合算法所得到的的計算結果對控制參數的取值十分敏感，得到的數字結果差距很大。因此，本文采用共節點算法來模擬炸藥在混凝土中的爆炸過程。
2模型建立
2.1模型分析
本文設想是將炸藥放入混凝土中心位置進行起爆，因此炸藥和混凝土整個模型可以看成是一個完全對稱的模型，因此，本文建立1/8模型，將炸藥單元建立在模型中心位置。炸藥單元與混凝土結構之間共節點算法定義連接。對于網格劃分，炸藥單元網格劃分密與混凝土結構。被爆炸物尺寸社設為1m3的立方體塊，炸藥尺寸較小，設置為5cm3的立方塊，簡化模型如圖1所示。
圖1共節點算法爆炸有限元模型
2.2炸藥、混凝土本構模型
炸藥本構采用LSDYNA提供的8號高爆炸藥本構模型*MAT_EXPLOSIVE_BURN，同時使用JWL狀態方程模擬炸藥爆炸過程中的壓力與體積的關系。炸藥本構參數和JWL狀態方程參數分別如表1、2所示。被爆炸物為混凝土材料，選用111號材料本構。
展開 關于共節點法爆炸模擬的討論
從圖中可以看出，后來的網格網格變形很大，到68us時，出現了速度無窮大的現象，因此也說明了LAG算法和共節點不適合大變形的模擬。
d3plot_gjd_kq_lag_ale_001.part2.rar
d3plot_gjd_kq_lag_ale_001.part1.rar
ex_air_concrete.rar
共節點耦合爆炸分析
模型介紹
共用節點方法是將炸藥與結構均采用8節點實體單元模擬，炸藥單元與結構單元之間具有相同的節點。炸藥位于被爆炸結構中心，炸藥單元網格劃分較密，而被爆炸結構單元網格相對稀疏。采用1/8模型進行數值模擬計算。被爆炸物尺寸為1X 1 X 1 (rn3)，材料本構為各向同性雙線性彈塑性模型，材料參數見表5.1。炸藥尺寸為0.05 X 0.05 X0.05 C m3 )，應用LS-DYNA3D提供的炸藥本構，同時使用JWL狀態方程模擬炸藥爆轟過程中壓力和比容的關系:
被爆炸物參數
E/Pa v ET/Pa p/kg.m-3 屈服強度/Pa 失效應變
10E9 0.3 5.0E9 960 1.0E6 1.25
炸藥材料參數
p/kg.m-3 D/m*s-1 A/Gpa B/Gpa R1 R2 w E0/GPa
1231 4300 42.0 0.44 3.55 0.16 0.41 3.15
計算結果
4.
展開 ANSYS APDL實體單元和殼單元（不共節點）之間的連接 ￥100
即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接，通過目標單元TARGE170和接觸單元CONTA175實現，定義約束為實體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標單元和接觸單元
3 計算結果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費內容為相關命令流。
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基于tcl自動批量處理點對點的共節點操作 ￥15
在結構仿真分析中，我們時常會遇到批量的點對點的共節點，手動操作是一件很繁瑣的事。通常情況這種點對點的共節點是重復性的操作，如果進行手動進行操作，工作量較大，而且也get不到什么新技能。本案例基于tcl語言開發的二次開發小程序可迅速解決批量點對點的共節點操作。感興趣的朋友可以放心購買！
Ansys Mesh Edit建立殼梁共節點的模型 ￥9.9
一 分析背景
在有限元分析中，常常將實體梁簡化為Beam，將薄板簡化為shell，當Beam和Shell同時出現且共節點時，如何處理？ 此類模型，在鋼板加型鋼的鋼結構中最為常見。如果使用接觸，接觸模型復雜，且接觸操作較多。
這里介紹下利用Mesh Edit輕松實現此分析。這個應該是Ansys很容易被忽視的功能了。
二 Mesh Edit介紹
Mesh Edit在網格劃分完成以后，對網格單元節點進行編輯，來實現網格節點的處理。如建立節點連接或面面接觸，可以替代Connection和Share Topo；還可以移動節點提高某單元的網格質量。
有了強大的SCDM和SCDM Mesh之后，此類操作會越來越少用，但是模型沒處理好，又不想重新劃分網格的時候，Mesh Edit將會是一個很好的選擇。
而且本例中，我認為Mesh Edit將會是最好的選擇。有更好的方法，歡迎交流。
三 案例分析
1. 在SCDM中創建梁、面
創建Beam時，先點擊繪制的Line，然后選擇Prepare菜單中的Profiles。
展開 在Ls-dyna中如何進行共節點操作呢？——面向小白的教學補充
在lsdyna中，我們總是能聽到共節點這個操作的名字，但是我在初學的時候，找了好久也沒找到到底怎樣才能共節點，也不太清楚共節點的作用到底是什么。
我先說說怎么進行操作：
1.首先，它在這里
2.可以被共節點的節點們，通過這個按鈕可以被選擇并高亮
高亮可以看到到：
3.然后點擊這個按鈕，就完成共節點了，別忘了點Accept保存。
接著說一說我的體會：
首先，節點得是重合的(或者在容差范圍內，但這樣模型會變形)才可以被共節點，這個跟網格劃分有關系，不重合的網格是無法共節點的。
共節點后，兩個模型就約等于被焊接住了，是共自由度的。我暫時還不知道有什么方法可以把共節點后的節點再分開。哪怕之后移動模型，節點也不會分開，只會被拉的變形罷了。如圖所示
看，最后一排節點因為被連接住了，所以黃色部分往下走的時候，紅色部分的底面被拉長了。
3.共節點后兩個part還是相互獨立的，可以分別設置。
ok，就是這些了。
展開 ANSYS鋼筋混凝土（二）分離式建模（共節點）
01 分離式建模方法（共節點）
上次介紹了ANSYS中使用SOLID65中配筋率實常數來考慮鋼筋的“整體式建模方法”：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1794777
本文則介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的常用方法——分離式建模（共節點）
分離式建模即將鋼筋混凝土結構中的鋼筋網按照其主要幾何構造建模，并賦予其桿單元（LINK180等）屬性。又按照鋼筋網與混凝土的連接方法細分為“共節點”、“考慮粘結滑移”、“EMBEDDED方法”等。
鋼筋與混凝土共節點即鋼筋單元上的節點與其對應重合位置的混凝土節點本身為共節點，這種方法忽略了鋼筋與混凝土間的粘結滑移作用，但勝在相對簡便，且在大多數情況下考慮粘結滑移與否對結果的影響不大。
要使網格劃分時鋼筋節點與混凝土節點本身為共節點，那么就要求幾何上鋼筋線（Line）本身就是混凝土體（Volume）體內的線，這也是“共節點”的基本操作思路。下圖可以很好地幫助理解其原理：
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用共節點的分離式建模方法模擬，實例詳情可能與真實工程和試驗相比有不合理之處，只借此著重展示共節點的整體式建模操作方法。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
有限元模型（取1/2對稱結構）示意圖如下，可見通過這種方法可詳細地考慮鋼筋籠的特征。
鋼筋混凝土梁模型示意圖
體現在實際操作中，核心的命令流是靈活使用工作平面變換（WP系列命令）、切割（VSBW）操作切割出鋼筋線，并用LATT命令對不同的鋼筋線進行賦值。
展開 LS-DYNA有厚度/零厚度內聚力單元建模案例（共節點法） ￥9.9
本案例為有厚度/零厚度內聚力單元建模示范，操作軟件為LS-DYNA自帶的前處理器Ls-Prepost。
效果如下圖所示：
無厚度
有厚度
付費內容為：
操作過程PDF文件
步驟詳細，演示形式為靜態圖片與動態圖片；給出了詳細的內聚力單元層的材料參數及出處。
2. 對應的K文件及計算結果
展開 爆破模擬-共節點Lagrange元素方程LS-DYNA爆炸模擬附K文件
炸藥單元使用六面體實體單元（Lagrange）模擬，炸藥單元與被爆炸單元之間共用節點。
共節點lagrange.k
兩個爆炸的算例，采用共節點和流固耦合，驗證J-C和P-K材料
2、方法采用共節點和流固耦合
blasting_oh.zip
blasting_node.zip
雙孔巖石微差爆破模擬
數值模型使用ANSYS建立，炸藥、空氣、巖石均采用SOLID164單元，爆炸持續時間短，短時間內產生巨大能量，起爆過程中炸藥、空氣單元網格尺寸變化很大，若采用共節點算法極易造成計算不收斂而停止，故巖石采用Lagrange算法，空氣和炸藥采用ALE算法，并進行流固耦合計算，其中巖石為固體，炸藥和空氣為流體。
炸藥與空氣使用*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP命令綁定多物質組，使用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID關鍵字控制流固耦合計算。巖石材料選用PLASTIC_KINEMATIC模型，因只做簡單計算，所以并未進行損傷控制，損傷控制可使用*MAT_ADD_EROSION關鍵字來定義巖石失效判斷依據，模擬爆破過程中裂紋的產生和損傷范圍。
模型中PART1為巖石，PART2為空氣，PART3和PART4為炸藥。空氣體積大于巖石體積，裝藥方式為耦合裝藥，起爆間隔2ms，模型如下：
模型四周和底面施加無反射邊界條件，
*BOUNDARY_NON_REFLECTING
1 0 0
2. 計算結果
不同時刻應力Misc云圖：
H114227單元監測點速度時程曲線：
H114227單元壓力時程曲線:
因時間倉促，能力有限，所制作模型難免有不合理之處，歡迎各位仿真工作者提出寶貴意見，ANSYS模型及K文件可通過以下鏈接下載：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1xRM0fHq-MO2qk3Nx5TY_uw
提取碼：9gub
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