ABAQUS分析：水滴入水动态模拟

今天来用ABAQUS中欧拉体做一个有意思的案例——水滴入水分析。

   图1 模型了解
 

回顾一下ABAQUS的有限元分析流程：

   图2 ABAQUS有限元分析流程
 

01 前处理地狱塔

1.1 模型构建

对于水滴、水池、空气域均为欧拉体，在ABAQUS中，欧拉体必须为单一部件，因此需对各区域做模型共节点设定，鉴于ABAQUS自身网格划分能力较差，因此网格采用Hypermesh进行划分，将HM得到的网格导入ABAQUS中如下图所示。

   图3网格模型
 

由于HM导出的模型自带装配体网格以及部件模型，因此前处理中仅需再添加材料属性。

1.2 材料参数的定义

1.2.1 创建材料

在Property模块中，单击Create Material创建材料，密度（Density）设定为1000，状态方程（Eos）如图4所示，粘度系数为0.01。

   图4 材料参数设定
 

1.2.2 创建截面

在Property模块中，单击Create Section创建截面，类型为Solid-Eulerial，在Edit Section对话框中选择材料类型，如图5所示。

   图5 截面创建
 

1.2.3 指派截面

在Property模块中，单击Assign Section完成截面指派。

02 求 解

2.1 求解器的设定

在Step模块中通过Create Step创建动力显式分析步，求解时间设定为0.3s，其余参数保持默认。

2.2 连接关系的构建

跳过。

2.3 边界条件的设定

2.3.1 位移边界条件

在Load模块中，通过Create Boundary Condition创建Symmetry/Antisymmetry/Encastre约束，选则模型四周节点施加法向约束；再次创建Symmetry/Antisymmetry/Encastre，选择水池底面施加完全固定约束。

2.3.2 载荷边界条件

通过Create Load，类型为Gravity，施加重力载荷。

2.3.2 预定义边界条件

单击Create Predefined Field创建预定义场，类型选择为Material assignment，按下图所示进行设定；

   图6 材料指派
 

再次单击Create Predefined Field创建预定义场，类型选择为Velocity，选中水滴节点，施加向下4m/s的初始速度。

切换到Job模块，创建作业并提交求解。

03 后处理

3.1结果动画

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   图7 结果动画
 

通过控制网格尺寸，最终的滴落动画如下图所示。

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   图8 最终动画效果
 

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