CEL的案例
CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性
對于CEL模型，值得注意的是，CEL中的歐拉單元網(wǎng)格是通過體積分數(shù)施加材料定義的，通用接觸并不會在剛體與歐拉單元網(wǎng)格之間施加接觸，只有在剛體碰到網(wǎng)格中的材料時才會施加接觸，在碰到材料之前，剛體可以毫無阻礙地通過歐拉單元。同樣，歐拉域要把材料經(jīng)過的所有區(qū)域包含在內(nèi)，通常歐拉域要比實際材料邊界多幾層網(wǎng)格，不建議把接觸設(shè)置在靠近歐拉域的邊界上，因為邊界上材料的流入流出可能會導(dǎo)致不正確的接觸約束施加。 來看一下結(jié)果。下圖是成型后的網(wǎng)格變形，拉格朗日模型中網(wǎng)格發(fā)生了一定程度的畸變，而歐拉網(wǎng)格質(zhì)量很好；但是另一方面拉格朗日網(wǎng)格比較嚴格地遵循著沖模的外輪廓，比如尖角，而歐拉網(wǎng)格在過渡區(qū)都變成了圓角，歐拉網(wǎng)格對沖模的侵入更嚴重，所以從這方面來說，拉格朗日網(wǎng)格的幾何精度更高。 ? ?
再來看一下應(yīng)變，如下圖所示。兩個模型的應(yīng)變量值接近一致。但拉格朗日模型的網(wǎng)格畸變區(qū)因為材料彎曲和拉伸較嚴重產(chǎn)生了畸變，導(dǎo)致了一定程度上不可信的結(jié)果，而歐拉網(wǎng)格的應(yīng)變最大區(qū)在截面變化的圓角處，更加符合我們的直觀經(jīng)驗。 ?
最后看一下沖模受力。在前半段，鉚釘變形不太大，兩種模型計算結(jié)果基本一致。在后半段大變形過程時，拉格朗日模型因為網(wǎng)格畸變產(chǎn)生了不平穩(wěn)的接觸力，最后的五分之一時段，鉚釘成型到位，CEL模型中鉚釘表現(xiàn)出了一定的松弛從而對沖模的壓力變小，這個情形更加符合實際沖壓過程，而拉格朗日模型的沖模受力始終處于高位并伴有一定的震蕩。所以從這個受力角度看，CEL建模更加適用于大變形分析。 ?
值得一提的是，兩種模型在加密網(wǎng)格的情況下，都可以提高計算精度。且拉格朗日模型發(fā)展了自適應(yīng)網(wǎng)格法，擴展了適用性。
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<p><strong>【注意】考慮到后臺咨詢較多，最新帖子更新了子程序與CEL建模的講解視頻，請大家按需購買</strong></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1983546" rel="noopener noreferrer" target="_blank">基于CEL法的單樁基礎(chǔ)貫入過程模擬：考慮應(yīng)變軟化與應(yīng)變率效應(yīng)_abaqus cel實例 ABAQUS二次開發(fā)-技術(shù)鄰</a></p><p>在abaqus軟件中基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/service/abaqus_cel" rel="noopener noreferrer" target="_blank">CEL</a>法的分層地基單樁基礎(chǔ)貫入過程模擬，通過編寫VUSDFLD子程序考慮了軟土的應(yīng)變軟化效應(yīng)與應(yīng)變率效應(yīng)。</p><p>以某海上風(fēng)機項目為背景，為節(jié)約計算資源，建立了1/8模型。</p><p>附件包含CAE模型、應(yīng)變軟化與應(yīng)變率效應(yīng)子程序，以及包含CEL法的建模、材料屬性設(shè)置、接觸關(guān)系設(shè)置等的資料以及一個演示視頻。
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<p>ALE/CEL中重力場波動是需要解決的關(guān)鍵問題。</p><p>以CPT貫入問題為例，實現(xiàn)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(yīng)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。
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內(nèi)容
本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。CEL法通過在樁體采用Lagrangian網(wǎng)格、土體采用Eulerian描述的方式，能夠自然處理大變形問題，避免了純Lagrangian網(wǎng)格嚴重畸變的困境。這種方法特別適合樁土相互作用、沖擊載荷和復(fù)雜邊界問題的研究。
在模型構(gòu)建中，除考慮土體強度隨埋深的變化外，還引入了 應(yīng)變軟化 與 應(yīng)變率效應(yīng) 兩個關(guān)鍵因素。應(yīng)變軟化反映了土體在達到峰值強度后強度逐漸降低的特性，對預(yù)測貫入阻力和樁周土體擾動范圍具有重要意義。而應(yīng)變率效應(yīng)則考慮了土體在高速加載下強度和剛度隨加載速率的增加而提高的規(guī)律。這兩者在樁貫入問題中往往是同時存在的：軟化決定了樁入土后的長期穩(wěn)定性，速率效應(yīng)則主導(dǎo)了瞬時的動力響應(yīng)。
通過研究，可以得到以下幾點主要認識：
軟化效應(yīng)：若忽略，可能會高估貫入阻力，導(dǎo)致溜樁等事故發(fā)生。
速率效應(yīng)：對貫入速度較大的情況，土體等效強度提升明顯，使樁貫入力顯著增大；但該效應(yīng)在慢速貫入下相對有限。
相比傳統(tǒng)有限元方法，CEL模擬不僅能捕捉樁端土體的流動與回填現(xiàn)象，還能清晰展現(xiàn)樁周土體擾動區(qū)的形成與演化。提供了一個更接近實際工況的分析工具。
應(yīng)用領(lǐng)域
樁體、軟土貫入儀器貫入過程等軟土大變形領(lǐng)域
展開 
Abaqus CEL方法在流固耦合和大變形分析中的應(yīng)用
課程內(nèi)容
認識Abaqus中的歐拉分析和CEL方法，了解CEL技術(shù)在流固耦合和結(jié)構(gòu)大變形分析中的應(yīng)用和高級技巧，CEL油箱晃動案例。
課程概覽
1.Abaqus中的歐拉分析和CEL方法
2.CEL流固耦合應(yīng)用
3.CEL結(jié)構(gòu)大變形分析應(yīng)用
4.歐拉邊界條件
5.CEL高級應(yīng)用
6.CEL分析的的適用性
案例講解
CEL在油箱晃動問題中的應(yīng)用
課程對象
流固耦合分析、結(jié)構(gòu)仿真工程師，CAE相關(guān)專業(yè)高校學(xué)生
培訓(xùn)時長
2小時
培訓(xùn)時間
4月9日19：30
主講講師簡介
USim
資深CAE工程師，具有7年工作經(jīng)驗，擅于結(jié)構(gòu)分析、流固耦合、毀傷分析等領(lǐng)域。
費用：免費
點擊圖片或點擊報名鏈接報名：http://www.yqgqt.org.cn/live/10721
展開 [實例]ABAQUS顯示動力學(xué)-鉚釘沖壓仿真-Lagrange and CEL ￥10
結(jié)果：
注：CAE模型和詳細的操作過程見下付費內(nèi)容
1.CAE練習(xí)模型：rivet_forming_CEL.inp，rivet_forming_lag.inp.
2.詳細操作界面見Word文檔ABAQUS鉚釘沖壓過程Lagrange and CEL.doc
--------------------關(guān)注我dwg_2931（我就是機械圖紙格式dwg2931）---------后續(xù)其他例子更新-----------
【數(shù)值模擬】基于CEL方法的戰(zhàn)斗部動爆對建筑目標毀傷效果數(shù)值模擬
通過本研究成功地利用CEL方法模擬了戰(zhàn)斗部動爆下沖擊波對建筑目標的毀傷效果，全過程可參考圖5。這不僅驗證了CEL方法在處理這類問題上的有效性，也為進一步的研究提供了重要的參考，我們期待未來在該領(lǐng)域的仿真研究能夠取得更好的效果。
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AbaqusCEL在核電燃料棒跌落過程中的應(yīng)用
CEL方法是Abaqus中計算流固耦合的關(guān)鍵技術(shù)。CEL技術(shù)吸取歐拉網(wǎng)格和拉格朗日網(wǎng)格的優(yōu)點，采用網(wǎng)格固定而材料可在網(wǎng)格中自由流動的方式，解決大位移問題中單元變形奇異的弊端。利用CEL可模擬流體的流動、液體晃動、氣體流動、穿透問題以及沖壓成型等大變形問題。用戶可方便地在Abaqus/CAE中定義CEL分析。
核燃料是可在核反應(yīng)堆中通過核裂變產(chǎn)生核能的材料，是鈾礦石經(jīng)過開采、初加工、鈾轉(zhuǎn)化，進而加工成核燃料元件。壓水堆核電站用的是鈾-235富集度為3%左右的核燃料。以百萬千瓦級壓水堆核電站為例，通常核反應(yīng)堆內(nèi)有157個核燃料組件，每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結(jié)二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構(gòu)成。部分燃料組件中有一個控制棒，控制核裂變反應(yīng)。
燃料棒在組件卡槽中有跌入下部液態(tài)金屬中的現(xiàn)象，該過程既有結(jié)構(gòu)之間的接觸碰撞，又有結(jié)構(gòu)件落入流體中。該過程可以通過有限元軟件Abaqus中的CEL技術(shù)模擬,本文通過簡化模型闡述燃料棒跌落過程的模擬。
模型如下：
載荷與邊界條件
計算結(jié)果
來源：有限元在線的博客，版權(quán)歸作者所有。
展開 隧道開挖過程的CEL三維大變形有限元模擬
圖6：刀盤的推力隨開挖時間的變化過程
圖7：刀盤的扭矩隨開挖時間的變化過程
5.結(jié)論
（1）CEL大變形有限元方法可以模擬隧道開挖的整個過程，能有效地模擬開挖過程中土體的大變形；
（2）CEL大變形方法可以計算盾構(gòu)機開挖過程中刀盤的推力和扭矩，能為實際工程提供參考，有效地控制盾構(gòu)機的開挖速度，避免隧道發(fā)生坍塌。
5.硬件與計算時常分析
（1）計算機配置：整個CEL大變形分析是在DELL工作站上進行，配置為3.7 GHz 主頻Intel Xeon W-2255 CPU，128G memory。
（2）計算時間：CEL模型中有964712三維八節(jié)點歐拉單元，整個計算時間大概12h.
展開 CEL與各式網(wǎng)格重劃之結(jié)果比較(以金屬成型為例子)
CEL的例子.
metal_forming_CEL.rar
ALE的例子.
metal_forming_ALE.rar
remesh的例子.
metal_forming_remesh.rar
map solution的例子.(含inp文件)
metal_forming_map.part1.rar
metal_forming_map.part2.rar
ABAQUS CEL (例1) (耦合 歐拉拉格朗日法, 附input file，適合新手入門) ￥10
Coupled Eulerian–Lagrangian (CEL ) approach, 即耦合的歐拉拉格朗日法，在巖土領(lǐng)域的應(yīng)用已被學(xué)界廣泛認可。它在解決Soil Structure Interaction （SSI）所引發(fā)的土的大變形問題具有一定的優(yōu)勢，因為它可以避免傳統(tǒng)有限元在大變形中極易導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變。
該文所附的input為一個完整的CEL模擬實例，通過該Input可以詳細地了解CEL的模型創(chuàng)建過程和參數(shù)設(shè)置。此例為第一個例子，并不與巖土工程直接相關(guān)，而是適合新手了解CEL在ABAQUS中的模擬，掌握CEL的初步模擬方法。
展開 
Abaqus CEL爆炸分析_混凝土建筑 ￥299
************************************Abaqus中的爆炸分析方法************************************
Abaqus的爆炸分析可以基于CONWEP/CEL/SPH/UNDEX聲固耦合等技術(shù)來建模，其中，CEL/SPH方法可以調(diào)用JWL或Ignition and growth狀態(tài)方程，常用于空氣中或水下的近場爆炸問題。
本篇案例為Abaqus CEL方法模擬空中爆炸對建筑物的毀傷作用。
************************************CEL近場爆炸應(yīng)用案例************************************
建筑物為兩層民用住宅，混凝土+鋼筋土，混凝土采用CDP本構(gòu)，并考慮單元刪除（≥Abaqus2019版）；歐拉域內(nèi)設(shè)置TNT炸藥和空氣，材料行為分別采用JWL和理想氣體狀態(tài)方程來描述。
首先，通過靜力學(xué)分析計算重力作用下建筑物的應(yīng)力和變形，住宅內(nèi)部房間布局和各區(qū)域的應(yīng)力如下。
建筑物應(yīng)力
然后，通過*initial state將重力下的應(yīng)力應(yīng)變、變形等傳遞到顯式動力學(xué)分析模型中，作為爆炸前建筑的初始狀態(tài)。
建筑物變形
某坐標截面上沖擊波與建筑物的相互作用：
爆炸沖擊波
在爆炸沖擊波作用下，混凝土出現(xiàn)大面積的損傷：
混凝土損傷
損傷嚴重的區(qū)域，單元完全失效：
動態(tài)應(yīng)力
變形放大50倍，可以觀察到?jīng)_擊波造成的直接破壞和建筑物振動造成的間接破壞。
展開 基于ABAQUS中CEL方法模擬黏土中錨板上拔（2D） ￥30
通過CEL方法模擬不排水條件下均質(zhì)土中錨板上拔時的承載力，為了簡化計算，采用平面應(yīng)變方法。由于CEL在abaqus里面只能進行三維建模，為了模擬平面應(yīng)變，在厚度方向上取一個單元的厚度。
1）破壞模式與現(xiàn)有文獻中的深埋破壞完全一致；
2）速度矢量與文獻中一致；
3）無量綱抗拔承載力達到了12左右，與現(xiàn)有文獻中的結(jié)果一致。
可見CEL方法可以很好地模擬不排水條件下錨板的抗拔。
2、結(jié)果：
CEL與各式網(wǎng)格重劃之結(jié)果比較(以金屬成型為例子)
CEL的例子.
metal_forming_CEL.rar
ALE的例子.
metal_forming_ALE.rar
remesh的例子.
metal_forming_remesh.rar
map solution的例子.(含inp文件)
metal_forming_map.part1.rar
metal_forming_map.part2.rar
【Abaqus無限射流沖擊】SPH和CEL方法
<p><strong>分享用CEL和SPH做的無限/移動的水射流問題：</strong></p><p><strong>1.CEL方法：</strong></p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202509/attachment/bec9e3f2315b4e0fa0d81e0ca0748cf0.gif" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202509/attachment/bec9e3f2315b4e0fa0d81e0ca0748cf0.gif" style="" width="660"></figure></figure><p><br></p><p>按照慣例，首先得劃分歐拉區(qū)域，然后在水域上表面設(shè)置歐拉流入條件，同時設(shè)置橫向移動的速度，就可以獲得上圖所示效果。</p><p>CEL方法的特點是完全可以在CAE界面實現(xiàn)上述效果，但需要劃分大量void區(qū)域。
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