ALE的案例
ALE與S-ALE 相同與不同
摘自:上海仿坤（LS-DYNA China）官網(wǎng)
http://lsdyna-china.com/info/73690.html
ALE方法及其附屬的流固耦合方法，旨在模擬一系列流體與固體間具有較大動(dòng)量和能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)的瞬態(tài)工程問(wèn)題。 LS-DYNA ALE 多材料單元模式允許同一網(wǎng)格中多種流體共存。 進(jìn)而它所帶的流固耦合算法可分析固體結(jié)構(gòu)與各單個(gè)流體之間的相互作用。 這種優(yōu)點(diǎn)使得它被廣泛用于分析多種工程領(lǐng)域的問(wèn)題。
ALE/FSI 組件可優(yōu)秀地解決攜帶較大動(dòng)量或能量密度的流體撞擊，侵入結(jié)構(gòu)這一類(lèi)工程問(wèn)題。 例如，爆炸，油箱液體晃動(dòng)， 容器跌落，飛鳥(niǎo)撞擊， 彈藥撞擊，飛行器濺落，輪胎打滑等。
新近開(kāi)發(fā)的ALE 本質(zhì)邊界條件（ALE ESSENTIAL BOUNDARY） 功能可極大降低在處理流體與剛體間耦合的模擬時(shí)間。 這一功能將在包裝，石油，化工，制造行業(yè)內(nèi)得到利用，來(lái)模擬管道流， 樹(shù)脂成型等問(wèn)題。
ALE網(wǎng)格的任意性 (Flexible ALE Mesh Motion)
ALE網(wǎng)格與通常有限元網(wǎng)格不同，它既非隨物體本身變形（拉格朗日方法）， 也非在空間內(nèi)保持不動(dòng)（歐拉方法）。它可隨特定物理問(wèn)題，采用自己獨(dú)有的特殊移動(dòng)方式。 這種任意性使得ALE網(wǎng)格可以根據(jù)問(wèn)題特質(zhì)而靈活改變，從而減少所需單元和計(jì)算時(shí)間。例如，在模擬彈頭飛行并穿透裝甲時(shí)，ALE網(wǎng)格可跟隨彈頭移動(dòng)；又如，模擬高能炸藥起爆時(shí)，網(wǎng)格可隨炸藥膨脹而擴(kuò)張。
ALE方法的簡(jiǎn)便性 (Compatible ALE Solver)
LS-DYNA ALE 采用算子分裂法（Operator Splitting）分別處理擴(kuò)散項(xiàng)與遷移項(xiàng)。
展開(kāi) * ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP與* ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP
* ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP與* ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP相比
1 * ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP中多了AMMGNM（name）和 MID、EOSID，而* ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP很簡(jiǎn)單就PID就OK了【為什么如此簡(jiǎn)單？看注釋1】，這個(gè)PID是需要新建一個(gè)part，或者多個(gè)part，這個(gè)part可以將材料和沙漏控制加進(jìn)去，與前者相比，前者無(wú)法增加對(duì)ALE流體的沙漏控制
【注釋1】ALE算法中是的AMMG是自動(dòng)分配的AMMG ID，按順序 1 2 3 4……（每個(gè)AMMG會(huì)根據(jù)其在輸入面板中出現(xiàn)的先后順序自動(dòng)分配一個(gè)ID ( AMMG ID )。第一行定義的AMMG分配AMMG ID = 1，第二行分配AMMG ID = 2，依此類(lèi)推。該標(biāo)識(shí)符可以用于其他關(guān)鍵字卡，如* SET_MULTI-MATERIAL_GROUP（一般的ALE求解器使用了這一約定，S-ALE求解器也繼承了這一約定）。所以* ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP只需要選擇part ID即可。
2 * ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP 的 AMMGNM更人性化，可以將AMMGID設(shè)置為name了，比如air、water、high explosive等。
展開(kāi) ls-dyna s-ale(STRUCTURE ALE) 資料匯總（不斷更新中）
Manual pdf
SET_SOLID.pdf
SET_SEGMENT.pdf
SET_NODE.pdf
INITIAL_HYDROSTATIC_ALE.pdf
BOUNDARY_AMBIENT.pdf
ALE_STRUCTURED_MESH_dev.pdf
ALE_STRUCTURED_MESH_REFINE.pdf
ALE_STRUCTURED_MESH_MOTION (1).pdf
ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING.pdf
ALE_STRUCTURED_MESH_MOTION.pdf
ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC.pdf
Tutorial
08-A_FSI-ALE_025.pdf
S-ALE_Solver_1.pdf
ammgorder.pdf
08-B_FSI-ALE_041.pdf
SALE_recent_07_2016_1.pdf
multiMesh.pdf
SALE01_08_2016.pdf
SALE02_15_2016.pdf
SALE_10232015.pptx
K文件
ex1. sloshing
tankslosh_12.tar.gz
sloshing_s-ale.pptx
ex.2 water landing
waterlanding.tar.gz
展開(kāi) LS-DYNA S-ALE算法介紹
TDEATH：設(shè)置此S-ALE網(wǎng)格的關(guān)閉時(shí)間。關(guān)閉后會(huì)刪除S-ALE網(wǎng)格及與之相關(guān)的*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID和*ALE_COUPLING_NODAL卡片，ALE計(jì)算隨之停止，僅保留拉格朗日PART的計(jì)算。
S-ALE方法模擬帶殼戰(zhàn)斗部的侵爆過(guò)程 ￥40
首先明確ALE方法的使用場(chǎng)景及關(guān)注點(diǎn)，流體力學(xué)的流固耦合關(guān)心的是流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，固體力學(xué)的流固耦合關(guān)心的是結(jié)構(gòu)響應(yīng)，兩者之間有本質(zhì)的差別。
S-ALE（Structured ALE，）算法，以ALE方法為基礎(chǔ)，不僅提高了流體域網(wǎng)格的生成效率，同時(shí)提高了k文件的求解效率。
2 工況介紹
帶殼戰(zhàn)斗部高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中侵徹薄裝甲板（二分之一模型），模型簡(jiǎn)單示意如下圖所示。
模型文件在分享案例文件中給出。
3 主要關(guān)鍵字
包括S-ALE關(guān)鍵字的使用，及二分之一邊界條件的設(shè)置（其他對(duì)稱(chēng)邊界條件的設(shè)置以此類(lèi)推），同時(shí)還包含侵徹過(guò)程中侵蝕單元的接觸設(shè)置。
*ALE_STRUCTURED_MESH
*ALE_STRUCTURED_MESH_CONTROL_POINTS
*ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP
*ALE_STRUCTURED_FSI
*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING
*ALE_STRUCTURED_MESH_MOTION
*BOUNDARY_SALE_MESH_FACE
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
4 結(jié)果示意
求解器版本SMP S R13.1.0（如電腦算力足夠，推薦使用雙精度求解）。下為求解效果展示。
展開(kāi) initial hydrostatic ale和ALE_ AMBIENT_HYDROSTATIC在傳統(tǒng)的ALE中是否有效
initial hydrostatic ale和ALE_ AMBIENT_HYDROSTATIC在傳統(tǒng)的ALE中是否有效?有沒(méi)有大佬回答下。有用的話(huà)怎么設(shè)置
LS-DYNA中的點(diǎn)火增長(zhǎng)模型應(yīng)用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過(guò)程仿真 ￥48
圖2 2D多物質(zhì)ALE算法的沖擊起爆模型
付費(fèi)文件包括：2個(gè)K文件，采用2D多物質(zhì)ALE算法，1200m/s和1240m/s沖擊速度下的B炸藥沖擊起爆過(guò)程仿真K文件和答疑聯(lián)系方式。
計(jì)算結(jié)果動(dòng)畫(huà)展示：
基于ABAQUS的ALE技術(shù)
?
（本文為個(gè)人就前人之資料結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)之總結(jié)完善，不足之處與廣大同仁一起精進(jìn)完善）
ALE全稱(chēng)為“任意的拉格朗日－歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）。它不改變?cè)芯W(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（單元和節(jié)點(diǎn)的數(shù)目和連接關(guān)系不會(huì)變化），而是在單分析步的求解過(guò)程中逐步改善網(wǎng)格的質(zhì)量。它主要用于ABAQUS/Explicit的大變形分析，以及ABAQUS/Standard中的聲疇（acoustic domain）、沖蝕（ablation）和磨損問(wèn)題。在ABAQUS/Standard的大變形分析中，盡管也要以設(shè)定ALE自適應(yīng)網(wǎng)格，但不會(huì)起到明顯的作用。
首先說(shuō)說(shuō)ALE的好處：當(dāng)材料嚴(yán)重變形時(shí)，通過(guò)允許網(wǎng)格獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，保證高質(zhì)量的網(wǎng)格；維持網(wǎng)格的拓?fù)湫螤?，網(wǎng)格的總數(shù)不變；自適應(yīng)可以只施加到模型中某部分。
顯式求解器中ALE網(wǎng)格劃分可以解決以下問(wèn)題：拉格朗日問(wèn)題和歐拉問(wèn)題；在瞬態(tài)問(wèn)題中用來(lái)作為連續(xù)介質(zhì)；作為穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的求解方法（比如擠壓和軋制）；適用于顯式動(dòng)力學(xué)和熱—應(yīng)力完全耦合過(guò)程。隱式求解器中ALE網(wǎng)格劃分亦可解決拉格朗日問(wèn)題、用來(lái)求解聲學(xué)問(wèn)題、適用于幾何非線性靜態(tài)分析等問(wèn)題。
(一個(gè)例子說(shuō)明ALE的霸道性能）
整體介紹一下ALE網(wǎng)格自適應(yīng)方法的基本過(guò)程，一個(gè)完整的ALE過(guò)程可以分為若干個(gè)網(wǎng)格remesh子過(guò)程，而每一次remesh的過(guò)程可以分為兩步：
Step1: 生成一個(gè)新的網(wǎng)格（create a new mesh），利用各種算法以及控制策略生成一個(gè)良好的網(wǎng)格，主要包括劃分的頻率和算法。
展開(kāi) 腐蝕頂刊《Corrosion Science》：大幅提高Fe–Al合金耐腐蝕性?。ㄞD(zhuǎn)自材料學(xué)網(wǎng)）
％Al在1000°C的空氣中氧化188h，然后浸入H2SO4（pH 1.6）中，發(fā)現(xiàn)預(yù)氧化可以顯著改善Fe-Al的水腐蝕行為。通過(guò)透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)在氧化過(guò)程中，形成了兩層氧化物。酸的腐蝕作用僅限于外層，由等軸α-Al2O3和少量尖晶石組成。晶界較少的柱狀α-Al2O3晶粒內(nèi)層明顯抑制了酸進(jìn)一步進(jìn)入氧化皮/金屬界面。
關(guān)鍵詞
Fe-Al合金，耐腐蝕，金屬間化合物
文章附圖
Fe-Al合金以金屬間化合物鐵鋁相Fe3Al或FeAl為基礎(chǔ)，以其在各種腐蝕環(huán)境，特別是在氧化氣氛中的優(yōu)異耐腐蝕性而聞名
。合金之所以具有出色的抗氧化性，是因?yàn)樾纬闪酥旅艿难趸ぁＴ?em>Al含量超過(guò)18%的Fe-Al合金上會(huì)形成Al2O3氧化皮，但隨著溫度的升高，形成Al2O3氧化皮的實(shí)際最小Al含量會(huì)降低。但是最具保護(hù)性和粘附性的氧化物包括α-Al2O3，在900°C以上時(shí)容易形成。
對(duì)于具有約25 at.
展開(kāi) S-ALE建模過(guò)程
S-ALE建模步驟：
1 在典型的結(jié)構(gòu)化ALE模擬中 ( S-ALE )，* ALE_STRUCTURED_MESH 用于生成 結(jié)構(gòu)化ALE網(wǎng)格（S-ALE網(wǎng)格）。該網(wǎng)格包含仿真所需的結(jié)構(gòu)化六面體實(shí)體網(wǎng)格單元及其節(jié)點(diǎn)，但是沒(méi)有材料等信息。僅僅是一個(gè)網(wǎng)格PART。
2 所以還需要* ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP 或者 * ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP這個(gè)關(guān)鍵字來(lái)指定該網(wǎng)格part (ALE_STRUCTURED_MESH) 中包含的材料及其材料屬性信息（*MAT+*EOS+*HOURGLASS），可以是一種或者是多種材料。
3 有了網(wǎng)格part，還有材料信息，最后就需要將材料信息填充到網(wǎng)格中去。這時(shí)就需要用*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING或者 *INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEOMETRY （ALE常用）這個(gè)關(guān)鍵字把對(duì)應(yīng)的材料填充到相應(yīng)的網(wǎng)格中去。
展開(kāi) lsdyna-ALE方法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)射流破巖 ￥200
<h2 class="ql-align-center"><strong>lsdyna-ALE方法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)射流破巖</strong></h2><p>對(duì)于移動(dòng)水射流破巖，abaqus和lsdyna是兩個(gè)最常用的軟件，在abaqus里可以采用Eulerian mesh motion實(shí)現(xiàn)；在lsdyna中，對(duì)于移動(dòng)射流，sph和ALE兩種方法均可實(shí)現(xiàn)，本貼以lsdyna的ALE方法為例進(jìn)行講解。
Abaqus 中ALE功能應(yīng)用介紹
下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)對(duì)比使用ALE前后的區(qū)別：
整個(gè)模型如下所示：
給剛性面施加向下的強(qiáng)迫位移來(lái)擠壓橡膠塊，采用Abaqus/Explcit求解器。
在step-other中設(shè)置ALE如下所示：
最終的變形如下圖所示，云圖中顯示各個(gè)單元均沒(méi)有發(fā)生畸變。
關(guān)閉ALE功能，同樣工況下，在進(jìn)行一步迭代之后，卻由于局部的單元畸變報(bào)錯(cuò)。
ALE能夠極大的改善在大變形過(guò)程中因?yàn)閱卧兌斐捎?jì)算無(wú)法進(jìn)行下去的問(wèn)題。
*ALE_STRUCTURED_FSI
目的：使用結(jié)構(gòu)化ALE網(wǎng)格( * ALE_STRUCTURED_MESH )在殼/固體模擬的拉格朗日結(jié)構(gòu)和ALE多物質(zhì)流體之間進(jìn)行流固耦合( Fluid-Structure Interaction，F(xiàn)SI )。
* ALE_STRUCTURED_FSI與* CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（簡(jiǎn)稱(chēng)*CLIS）的比較：
1 Coupling Type 耦合類(lèi)型：與*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID不同的是，*ALE_STRUCTURED_FSI只有懲耦合方法，與*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID中的CTYPE = 4/5耦合方法類(lèi)似。
2 Number of Coupling Points 耦合點(diǎn)數(shù)量：對(duì)于每個(gè)拉格朗日面段，需要定義一定數(shù)量的耦合點(diǎn)均勻的分布在面段表面上，罰彈簧附著在這些耦合點(diǎn)上。當(dāng)使用 * CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID時(shí)，需要用戶(hù)通過(guò)參數(shù)NQUAD來(lái)定義耦合點(diǎn)數(shù)，而使用 * ALE_STRUCTURED_FSI這個(gè)關(guān)鍵字時(shí)，就不用手動(dòng)定義，因?yàn)長(zhǎng)S - DYNA在初始化階段會(huì)自動(dòng)確定耦合點(diǎn)的數(shù)量。
3 Leakage Control 泄漏控制：在使用 * ALE_STRUCTURED_FSI時(shí)，泄漏控制實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，流體泄漏被自動(dòng)檢測(cè)并自動(dòng)解決，無(wú)需用戶(hù)干預(yù)。
4 Normal Type 法向：正常類(lèi)型選擇是自動(dòng)化的，基于局部幾何圖形。用戶(hù)不需要在節(jié)點(diǎn)/線段法線之間進(jìn)行選擇。
5 Erosion Coupling 邊耦合：邊緣耦合是自動(dòng)的。殼段被挑出，暴露的邊緣被耦合。不需要* CONSTRAINED _ LAGRANGE _ IN _ SOLID _ EDGE。
展開(kāi) ALE法在盛油容器跌落中的應(yīng)用
它以Lagrange算法為主，兼有ALE和Euler算法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能;以結(jié)構(gòu)分析為主，兼有熱分析、流體-結(jié)構(gòu)耦合功。本案例以ALE算法，分析了油箱跌落問(wèn)題。首先簡(jiǎn)述下ALE算的發(fā)展：
ALE是Arbitrary Lagrangian-Eulerian的縮寫(xiě)，稱(chēng)為任意拉格朗日歐拉法。該概念最早由Nor和Hirt等人以Coupled Eulerian-Lagrangian描述的名稱(chēng)提出的，并引入到有限元法中。最早是為了滿(mǎn)足核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)安全分析中的非線性數(shù)值模擬技術(shù)的需要。ALE有限元法最初的工作是解決非黏性可壓流體。Hughes等人研究了不可壓粘性液體流動(dòng)問(wèn)題和帶有自由液面液體流動(dòng)問(wèn)題，并首先建立了ALE描述的一般運(yùn)動(dòng)學(xué)理論Belytschko等人數(shù)值模擬了液體內(nèi)部液泡的膨脹過(guò)程，給出了一種既靈活方便又簡(jiǎn)單易行的網(wǎng)格更新方案；邊界上的單元結(jié)點(diǎn)采用拉格朗日描述，內(nèi)部的網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)速度可根據(jù)邊界上的結(jié)點(diǎn)速度線性插值得到。其后，Liu和Huerta等人發(fā)展了ALE有限元的一般理論框架，推導(dǎo)了相應(yīng)的有限元公式，研究了瞬時(shí)ALE有限元法的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)問(wèn)題并應(yīng)用于貯腔類(lèi)三維液體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究。
這種方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特長(zhǎng)，即首先在結(jié)構(gòu)邊界運(yùn)動(dòng)的處理上，它引進(jìn)了Lagrange方法的特點(diǎn)，因此能夠有效地跟蹤物質(zhì)結(jié)構(gòu)邊界的運(yùn)動(dòng)；其次，在內(nèi)部網(wǎng)格的劃分上，它吸收了Euler的長(zhǎng)處，使內(nèi)部網(wǎng)格單元獨(dú)立于物質(zhì)實(shí)體的存在，但它又不完全和Euler網(wǎng)格相同，網(wǎng)格可以根據(jù)定義的參數(shù)在求解過(guò)程中適當(dāng)調(diào)整位置，使得網(wǎng)格不致出現(xiàn)嚴(yán)重的畸變。這種方法在分析大變形問(wèn)題時(shí)非常有利。使用這種方法時(shí)網(wǎng)格與網(wǎng)格之間的物質(zhì)也是可以流動(dòng)的。
展開(kāi) 上海大學(xué)李重河教授團(tuán)隊(duì)最新進(jìn)展：應(yīng)用于新型鈦合金設(shè)計(jì)Ti-Al-Fe-V四元體系的熱力學(xué)評(píng)估
本文應(yīng)用CALPHAD (CALculation of PHAseDiagram，計(jì)算相圖)方法建立了Ti-Al-Fe-V四元系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，提出了CALPHAD和Mo當(dāng)量相結(jié)合的鈦合金設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了三種鈦合金：α型(Ti-6Al-3.5V-1Fe)、α+β型(Ti-3Al-22.75V-6.5Fe) 和β型(Ti-4.5Al-10.5V-3Fe)鈦合金。
[研究?jī)?nèi)容]
首先對(duì)Ti-Al-Fe、Ti-Al-V和Al-Fe-V等已有熱力學(xué)描述的子三元系進(jìn)行了回顧。然后對(duì)Ti-Fe-V子三元系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)挖掘，并對(duì)其包含的所有相建立熱力學(xué)模型，使用Pandat進(jìn)行熱力學(xué)優(yōu)化，最終得到Ti-Fe-V子三元系的熱力學(xué)描述。圖1是計(jì)算的Ti-Fe-V子三元系在1273K和1473K的等溫截面，可以看出計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相符。圖2是計(jì)算的Ti-Fe-V子三元系的液相投影面。根據(jù)目前已有的報(bào)道可知Ti-Al-Fe-V四元系中不存在四元新相，本文采用了Muggianu模型直接從四個(gè)子三元系的熱力學(xué)描述外推建立Ti-Al-Fe-V四元系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖1. 計(jì)算Ti-Fe-V子三元系的等溫截面：(a)1273 K；(b) 1473 K
圖2. 計(jì)算Ti-Fe-V子三元系的液相投影面
同時(shí)，本文提出了一種CALPHAD和Mo當(dāng)量相結(jié)合的鈦合金設(shè)計(jì)方法。首先通過(guò)Ti-Al相圖確定Al的含量，通過(guò)Fe-V相圖確定Fe與V的比例，再結(jié)合Mo當(dāng)量確定Fe和V的含量，最終設(shè)計(jì)出三種鈦合金。圖3-5是使用Ti-Al-Fe-V四元系熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算出的三種鈦合金的偽二元相圖。
展開(kāi) 