探索Abaqus中ALE自适应网格的应用

ALE自适应网格的目标是控制网格的变形,其全称为“任意的拉格朗日-欧拉自适应网格”(Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing)。它不改变原有网格的拓扑结构(单元和节点的数目和连接关系不会变化),而是在单分析步的求解过程中逐步改善网格的质量(摘自FEA有限元在线的博客)。个人理解就是在规定的一些增量步中,对网格重新划分,可以修复一些质量较差,发生畸变的网格。

本文的案例来自于帮助文档(ABAQUS 2016 Document)的1.3.13节Ring rolling,但是帮助文档提供的inp文件导入后有问题,可以在三维软件中自己建模,然后导入Abaqus,根据帮助文档中介绍的内容做仿真。这个案例总共做了2个仿真,唯一区别在于有无ALE网格。


   模型的整体尺寸
 

Part模块:

如果喜欢可以按照帮助文档提供的尺寸建模,装配,很简单,都是二维的。只有零件ring是柔性体,其余均为刚体,刚体一定要在Part模块中定义RP点。刚体有两种类型,离散刚体与解析刚体。离散刚体需要划分网格,可以从外部导入模型。离散刚体不需要划分网格,但是只能在Abaqus的草图中建模,不能直接从外部导入。


   解析刚体
 

Property模块:

只有零件ring为柔性体,密度为2.7E-9t/mm3,弹性模量为70000MPa,泊松比为0.33,塑性参数见下图。


   塑性参数
 

Assembly模块:


   有限元模型
 

Step模块:

Explicit显示动力学分析步,分析时间为16.5s,质量缩放系数为4,相当于求解速度放大2倍(质量缩放系数开根号),场变量与历史输出变量的方式默认,后处理动画共输出100帧。


   显示动力学分析步
 


   质量缩放系数
 

下面介绍一下场变量中输出后处理帧数的几种方式,我常用的是第一种,直接输入帧数即可,无论分析时间是多少,只输出100帧。


第二种是每一增量步输出一帧的动画(这个在静力学与隐士动力学中用的多)。


第三种是间隔一定时间输出一帧的结果,例如分析时间为1s,输出动画的时间间隔为0.01s,最后共输出了100帧动画。


第四种是根据自己定义的表格输出结果。


例如定义了如下的表格,后处理中将只输出如下时间点的结果。


   时间点
 

对零件ring添加ALE自适应网格,Frequency设置为2,代表2个增量步重新划分一次网格,Remeshing sweeps per increment设置为5,代表重新划分网格的次数。但是有时设置ALE自适应网格之后,无法并行计算,只能用单核的CPU运行。


   ALE网格的设置
 

Interaction模块:

共建立了4个接触对,均为面对面接触,接触的算法有两种,一种为Kinematic运动接触,一种为Penalty罚接触,本案例用的是后者,原因在于前面的那个运动接触无法并行计算。

第一个接触对为idle roll与ring的接触,接触属性为法向硬接触(Hard Contatc),切向摩擦接触,摩擦类型为罚摩擦,摩擦系数为0.5。


   idle roll与ring的接触
 

第二个接触对为ring与driver roll的接触,接触属性为法向硬接触(Hard Contatc),切向摩擦接触,摩擦类型为罚摩擦,摩擦系数为0.5。


   ring与driver roll的接触
 

第三个接触对为ring与driver roll的接触,接触属性为法向硬接触(Hard Contatc),切向摩擦接触,摩擦类型为罚摩擦,摩擦系数为0.5。


   ring与左侧guide roll的接触
 

第四个接触对为ring与右侧guide roll的接触,接触属性为法向硬接触(Hard Contatc),切向摩擦接触,摩擦类型为罚摩擦,摩擦系数为0.5。


   ring与右侧guide roll的接触
 

Load模块:

约束左侧guide roll的X与Y的平动自由度,释放Z的转动自由度。


   左侧guide roll的载荷
 

约束右侧guide roll的X与Y的平动自由度,释放Z的转动自由度。


   右侧guide roll的载荷
 

Idle roll施加X方向的速度载荷,约束Y方向的平动自由度,释放Z方向的旋转自由度。


   idle roll的载荷
 

Driver roll约束X与Y的平动自由度,施加Z方向的角速度(rad/s)。


   driver roll的载荷
 

Mesh模块:

零件ring为柔性体,二维的平面应力单元。刚体的网格属性默认即可。


   平面应力单元网格属性
 

Visualization后处理模块:

从后处理中可以看出,施加ALE自适应网格约束的分析结果中,网格没有发生畸变。而无ALE网格约束,纯LAG网格的结果中,网格的变形比较严重。


   ALE网格应力云图
 


   LAG网格应力云图
 



免责声明:本文系网络转载或改编,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删

QR Code
微信扫一扫,欢迎咨询~

联系我们
武汉格发信息技术有限公司
湖北省武汉市经开区科技园西路6号103孵化器
电话:155-2731-8020 座机:027-59821821
邮件:tanzw@gofarlic.com
Copyright © 2023 Gofarsoft Co.,Ltd. 保留所有权利
遇到许可问题?该如何解决!?
评估许可证实际采购量? 
不清楚软件许可证使用数据? 
收到软件厂商律师函!?  
想要少购买点许可证,节省费用? 
收到软件厂商侵权通告!?  
有正版license,但许可证不够用,需要新购? 
联系方式 155-2731-8020
预留信息,一起解决您的问题
* 姓名:
* 手机:

* 公司名称:

姓名不为空

手机不正确

公司不为空