实操ALE自适应网格划分在Abaqus中的应用

自适应网格仅支持Coupled temp-displacement; Dynamic, ExplicitDynamic, Temp-disp, Explicit; Soils;Static, General 分析步。只能为一个分析步定义一个ALE自适应网格域。


   定义位置-菜单栏-其他
 

1:定义自适应网格域(必要)

在主菜单栏中选择Other---ALE Adaptive Mesh Domain---Manager。


   ALE自适应网格域管理器
 

选择将配置自适应网格的分析步,并单击编辑Edit。选择“以下使用ALE自适应网格域”:


   选择“以下使用ALE自适应网格域”
 

单击 域 后边的箭头,并使用以下方法之一选择要自适应网格化的区域:

①使用现有的集合来定义区域。②使用鼠标在视窗中选择一个区域。


   选择之后,变成了Picked
 

如果要指定非默认的自适应网格控制,请勾选“ALE自适应网格控制”,并选择要与区域关联的自适应网格控制的名称。如果尚未创建网格控制,则可以单击ALE自适应网格控制字段右侧的加号按钮,以定义要分配给自适应网格域的控制方法。不勾选时,采用默认方法。


   选择网格控制方法
 

输入频率Frequency的值:Abaqus重划分的增量值。当frequency的值为i时,表示每i个增量步进行一次重划分remesh;Frequency越小,重划分强度越高。

输入每个增量重划分网格扫描的次数Remeshing sweeps per increment:针对以上频率增量值,重新网格扫描的次数。当该参数的值为k时,每一个remesh过程将对网格进行k次扫掠sweep,每sweep一次,abaqus将利用算法(体积算法,拉普拉斯算法或等位算法)生成一套新的网格,逐步迭代优化;Remeshing sweeps per increment越大,网格越优化。

对于Abaqus/Explicit步骤中的自适应网格划分,请键入Abaqus/Explicit将在此分析步开始时应用的初始重划分网格扫描次数 Initial remeshing sweeps。对应于初始网格并不是很好,可能初始状态计算时,网格已变形严重的情况。


   输入值
 

输入值举例:


   输入值
 

即每10个计算增量步网格重画一次,每次重画时扫掠3次进行网格优化,初始网格重划扫描也设为3次。

单击OK保存设置并关闭ALE自适应网格域编辑器。

2:指定ALE自适应网格约束(可选)

从主菜单栏中,选择Other---ALE Adaptive Mesh Constraint---Create。


   自适应网格约束
 

创建自适应网格约束:


   创建
 

输入ALE自适应网格约束的名称,选择要在其中创建约束的步骤:


   名称和分析步
 

选择网格运动的类型,Displacement/Rotation位移/旋转或Velocity/Angular velocity速度/角速度,然后单击继续,并选择自适应网格约束的区域:


   选择类型
 

出现Edit ALE Adaptive Mesh Constraint对话框:


   CSYS坐标系支持重新选择与定义
 

单击“Motion运动”字段右侧的箭头,并指定是要指定独立于基础材料的网格运动,还是定义必须遵循基础材料的节点。如果是Abaqus/Standard分析,也可以选择在用户子程序UMESHMOTION中定义网格运动。


   选择运动方式
 

如果选择了独立于底层材料,则可以在下方选择 定义 自由度约束值及幅值变化。


   独立于底层材料时
 

若选择跟随底层材料运动时:


   跟随底层材料运动时
   

若采用的速度/加速度类型时,只有自由度约束的方式不同。值得注意的是,up主这里的模型因为是二维壳平面,故自由度只有2维的方向。


   使用速度或加速度定义网格约束
 

3:指定ALE自适应网格划分的控制(可选)

3.1 为Abaqus/Explicit分析指定ALE自适应网格控制

⭐从主菜单栏中,选择Other---ALE Adaptive Mesh Controls---Create。


   定义的位置
 

⭐出现“创建ALE自适应网格控制”对话框。在对话框中,键入ALE自适应网格控制的名称,然后单击“继续”。


   输入名字
 

⭐出现Edit ALE Adaptive Mesh Controls对话框。


   编辑自适应网格控制对话框
 

⭐选择一个网格平滑优先级:

① 选择“改善纵横比Improve aspect ratio”来执行自适应网格划分,以分散初始网格渐变为代价,最小化单元失真并改善单元纵横比。这个目标推荐用于中度到较大整体变形的问题。

② 选择“保留初始网格梯度Preserve initial mesh grading ”来执行自适应网格划分,它试图保留初始网格梯度,同时减少随着分析的发展而产生的扭曲。该目标仅推荐用于具有合理结构的渐变网格的自适应网格域,这些网格正在经历低到中等的整体变形。


   选择平滑的优先级
 

⭐点击“平滑算法Smoothing algorithm ”字段右侧的箭头,选择一种计算自适应网格平滑的方法:


   选择一种平滑算法
 

① 选择”由分析步决定Determined by analysis product”以分析步的默认(Abaqus/Explicit);

② 选择“基于演化几何的增强算法Enhanced algorithm based on evolving geometry”,使用基本平滑算法的几何增强形式作为减轻失真的技术;

③ 选择“常规平滑Conventional smoothing”以使用平滑算法的常规形式。

⭐接下来,选择网格预测器选项:


   网格预测
 

① 选择“当前变形位置Current deformed position”执行基于当前节点位置的自适应网格划分。这种方法被推荐用于所有类拉格朗日问题和具有非常大畸变的问题。

② 选择“从之前的ALE自适应网格增量中定位Position from previous ALE adaptive mesh increment”,根据之前的自适应网格增量结束时的节点位置进行自适应网格划分。这种技术推荐用于类欧拉问题,其中物质流动与整体变形相比是重要的。

⭐在“曲率细化Curvature refinement ”字段中,输入曲率细化权值αC。适当的值可以确保在高度弯曲的边界附近有足够的网格细化。默认值αC = 1,适用于各种问题。


   曲率细化参数
 

⭐在Abaqus/Explicit中计算新网格是基于三种基本平滑方法的组合:体积平滑Volumetric、拉普拉斯平滑Laplacian和等势平滑Equipotential。必须为体积、拉普拉斯和等势场中的每种方法指定权重因子。


   定义三种平滑方法的权重
 

⭐在“初始特征角Initial feature angle”字段中,输入初始几何特征角θI,以度为单位(0°≤θ I≤180°)。这个角度用于检测几何边缘和角。默认值是θI = 30°。设定θI = 180°,可确保不会检测或强加任何几何棱角。

⭐在“转变特征角Transition feature angle”字段中,输入转变几何特征角θT,以度为单位(0°≤θT≤180°)。这个角度用于确定几何边和角何时应该停用,以允许在它们之间进行网格重新划分。默认值为θT = 30°。设置θ T = 0°将确保没有几何边或角失效。

⭐在“网格约束角 Mesh constraint angle field”字段中,输入网格约束角θC,以度为单位(5°≤θC≤85°)。默认值是θC = 60°。当边界区域法线与规定约束方向之间的夹角小于θC时,分析终止。


   边界区域的平滑
 

⭐选择自适应网格划分完成后重新映射解变量的算法:

① 选择“一阶First order ”使用基于donor cell differencing的一阶方法。

  ② 选择“二阶Second order”以使用基于Van Leer工作的二阶方法。


   选择映射解变量的方法
 

⭐选择一种动量传递的方法:

① 选择“单元中心投影 Element center projection”是最经济的方法;

② 选择“半指数转变Half-index shift”它的计算成本更高,但可能显示出更好的离散特性。


   动量传递的方法
 

⭐单击OK保存命名的控制并关闭编辑器。

3.2 为Abaqus/Standard分析指定ALE自适应网格控制

⭐从主菜单栏中,选择Other---ALE Adaptive Mesh Controls---Create。在对话框中,键入ALE自适应网格控制的名称,然后单击“继续”。出现Edit ALE Adaptive Mesh Controls对话框。


   编辑自适应网格控制
 

⭐点击“平滑算法”字段右侧的箭头,选择一种计算自适应网格平滑的方法:


   选择平滑算法
 

⭐在Abaqus/Standard中,新网格的计算是基于两种基本平滑方法的组合:原始形态投影平滑Original configuration projection和体积平滑Volumetric 。必须在Volumetric和Original configuration投影字段中为每种方法指定权重因子。


   指定权重
 

⭐在“初始特征角Initial feature angle”字段中,输入初始几何特征角θI,以度为单位(0°≤θ I≤180°)。这个角度用于检测几何边缘和角。默认值是θI = 30°。设定θI = 180°,可确保不会检测或强加任何几何棱角。

⭐在“转变特征角Transition feature angle”字段中,输入转变几何特征角θT,以度为单位(0°≤θT≤180°)。这个角度用于确定几何边和角何时应该停用,以允许在它们之间进行网格重新划分。默认值为θT = 30°。设置θ T = 0°将确保没有几何边或角失效。


   边界域的平滑角

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