相互作用
使用可以转换为粒子的元素建模的物体可以通过接触与其他有限元网格或分析物体进行交互。在转换过程中,内部生成的粒子也可以通过与这些物体的接触而相互作用,但只是通过一般的接触功能。
默认情况下,如果模型中包含一般接触交互作用,则会生成涉及与内部粒子关联的基于内部节点的曲面的接触包含项与排除项。参考包含可转换元素的基于元素的表面的用户指定的接触包含和排除也将反映在内部生成的请求。表4和表5列出了所有对应情况。用于内部生成的曲面的命名约定在上面的自动生成的集合和曲面中进行了解释。
表4:内部生成的接触夹杂物。
表5:内部生成的联系人排除。
如表5的第二行中所示,生成的粒子和相关联的父元素的面之间的接触总是被排除在一般接触域之外。被激活的内部粒子将通过SPH形式与仍然附着在暴露面的母元素上的相邻的非活动粒子相互作用。
所产生的粒子的接触相互作用与基于节点的表面(与内部粒子相关联)和基于元素的表面或分析表面之间的任何接触相互作用相同。可用于涉及基于节点的表面的接触的所有交互类型和配方都是允许的,包括内聚行为。可以通过常用选项分配不同的联系人属性。接触控制和属性分配选项用于涉及可以转换为粒子的父元素的表面对将反映在内部生成的内部基于粒子的表面的分配。 表6显示了与用户定义的请求相关联的内部生成的分配。
表6:内部生成的联系人控制和属性分配。
生成的粒子可能具有不同的接触厚度,因为它们是在分析开始时自动计算的。如果每个等参数方向上有一个或两个粒子被要求在转换时生成,所有生成的粒子将有一个接触厚度,使得它们几乎不接触父元素的最近面。如果每个方向需要三个或更多的粒子,一些粒子将不会接触父元素的面。对于这些粒子,接触厚度将是与该父元素上的父元素面接触的所有粒子的最小厚度。
您可以通过使用基于元素的表面(包括父元素的面)的表面属性分配选项来指定生成的粒子的接触厚度。此建模选择会在父元素转换之前影响父元素上的联系人交互。
输出
与父元素、父元素的节点或涉及父元素的面的接触相关联的输出请求触发与相应的内部生成的粒子相关联的输出要求的创建。例如,如果您为包含父元素的元素集请求元素输出,Abaqus/Explicit会使用包含生成粒子的相应内部元素集自动创建额外的元素输出请求,如自动生成的集合和曲面中所述。
STATUS输出变量的字段输出请求将为所有父元素和生成的粒子自动创建。STATUS输出变量的值在父粒子和生成粒子的转换值0和1之间自动切换。默认情况下,仅在可视化模块中显示活动元素。此外,等高线和矢量图也会适当地显示在当前活动的元素上。
历史输出请求也被复制为生成的粒子。由于生成粒子的实际元素或节点编号是在内部定义的,您可以在可视化模块中查询粒子的实际编号,然后确定要显示的输出曲线。例如,假设您为包含三个C3D8R父元素的小单元集请求等效塑性应变历史输出,并且您请求在转换时每个等参方向生成两个粒子(每个父元素生成八个粒子)。在转换之前,您将有3条曲线进行分析;但在三个元素转换之后,有24条曲线可供选择。您可以查询粒子的元素编号,然后从24条可用的历史曲线中选择该曲线。在转换之前,与粒子相关联的曲线的值为零。转换后将有一个跳跃到当前时间的等效塑性应变值。
局限性
涉及到SPH颗粒的有限元转换的分析受到以下限制:
l只有缩减积分连续元件C3D8R、C3D6和C3D4可用于转换。·在分析期间转换的父元素的表面上指定的表面载荷在转换到粒子后不应用。然而分布负载,如压力,可以被施加到其他有限元表面,不转换(例如,在活塞表面上)可以施加压力到颗粒元素(例如,由活塞推动的流体)通过接触相互作用。
l使用可能转换为未使用相同截面定义定义的粒子的元素建模的本体将不会在本体的转换部分之间相互作用。例如,主体A和主体B允许元素转换为粒子,但这些元素与不同的节定义相关联。转换后,粒子将不会相互作用。
l在通过一个实体截面定义定义的给定物体(零件)中,重力载荷和质量缩放不能在该定义引用的元素子集上有选择地指定。相反,这两个特性必须应用于与实体截面定义相关联的元素集中的所有元素。
l在分析过程中(基于应变,应力,或用户定义的标准)前进保险元转换成SPH粒子的有限元应仅用于惯性占主导地位的应用程序,并在分析过程中的任何一点的应变能是系统中的总能量的一个小的百分比。具体来说,渐进转换应该只在涉及严重变形的应用中使用,如超高速撞击、爆炸和破碎。
l不能在同一分析中使用两种内部生成的粒子,因此,不能使用“平滑粒子流体力学”中描述的SPH粒子发生器和SPH粒子出口的元素转换(内部生成SPH粒子)。
输入文件模板
下面的例子说明了使用转换技术对一个装满液体的瓶子落在地板上进行的光滑粒子流体动力学分析。塑料瓶和地板的建模与传统的壳单元。流体用C3D4元素建模,在分析开始时,每个等参元方向将转换为两个粒子(每个元素四个粒子),这是基于时间的准则。对于流体和瓶子,材料属性定义与通常定义相同。 使用默认选项定义联系人交互。要求输出流体中的应力(压力)和密度。
*HEADING
…
*ELEMENT, TYPE=C3D4, ELSET=Fluid_Inside_The_Bottle
…
*SOLID SECTION, ELSET=Fluid_Inside_The_Bottle, MATERIAL=Water,
CONTROLS=Time_Based_Conversion
*SECTION CONTROLS, ELEMENT CONVERSION=YES,
CONVERSION CRITERION=TIME, NAME=Time_Based_Conversion
First data line
Second data line
Third data line
2, 0.0
*MATERIAL, NAME=Water
Material definition for water, such as an EOS material
*ELEMENT, TYPE=S4R, ELSET=Plastic_Bottle
Element definitions for the shells
**
*INITIAL CONDITIONS, TYPE=VELOCITY
Data lines to define velocity initial conditions
**
*STEP
*DYNAMIC, EXPLICIT
*DLOAD
Data lines to define gravity load
**
*CONTACT
*OUTPUT, FIELD
*ELEMENT OUTPUT, ELSET=Fluid_Inside_The_Bottle
S, DENSITY
*END STEP
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