導讀

ABAQUS中的自適應(yīng)技術(shù)主要分為三種：ALE自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格重劃分、網(wǎng)格-網(wǎng)格映射，本期我們聊聊ALE方法，并通過一個簡單案例說明其應(yīng)用效果。

ALE全稱Arbitrary Lagrangian-Eulerian或者任意拉格朗日-歐拉法，可提供對大變形或材料損失時單元形狀扭曲的控制，提高模型計算的魯棒性，在Abaqus/Explicit中普遍適用并在Abaqus/standard部分可用（如聲學、磨損、燒蝕，應(yīng)用于后兩者情況又通?？膳cUMESHMOTION聯(lián)合使用），該方法可允許網(wǎng)格獨立于材料移動，注意與CEL（Coupled Eulerian-Lagrangian）方法的區(qū)分。

下面以一實例說明（結(jié)果無參考作用僅討論網(wǎng)格扭曲控制）：

1前處理

1.1 幾何模型的構(gòu)建

模型在ABAQUS中直接構(gòu)建，模型空間選擇軸對稱，壓頭為解析剛體，頭部半徑4，壓塊為變形體，尺寸10x20。

1.2 材料參數(shù)的定義

1.2.1 材料本構(gòu)

在property模塊中創(chuàng)建材料結(jié)構(gòu)鋼材料，輸入彈性相關(guān)材料參數(shù)。

1.2.2 截面創(chuàng)建

通過Create Section創(chuàng)建截面類型為solid-homogeneous，選擇對應(yīng)材料，完成創(chuàng)建。

1.2.3 截面指派

通過Assign Section將創(chuàng)建好的截面指派給模型。

1.3 有限元系統(tǒng)構(gòu)建

1.3.1 單元劃分

指定全局尺寸0.5劃分，進行網(wǎng)格劃分。

1.3.2 單元類型

這里需要注意單元只能為低階單元，且所有被設(shè)為自適應(yīng)網(wǎng)格劃分區(qū)域內(nèi)的單元形狀需要一樣。

1.3.3 裝配

在Assembly模塊中，通過Create Instance進行裝配。

2求解

2.1 求解器的設(shè)定

在Step模塊中通過Create Step創(chuàng)建1個動力顯式分析步，加載時間0.5s，默認自動增量步。

2.2 連接關(guān)系的構(gòu)建

2.2.1 接觸創(chuàng)建

創(chuàng)建接觸類型Contact，選擇切向行為，罰函數(shù)定義方式，指定摩擦系數(shù)0.1，法向默認；分別指定壓頭下及壓塊上為主從面。

2.3 邊界條件的設(shè)定

2.3.1 位移邊界條件

在Load模塊中，通過Create Boundary Condition在Initial創(chuàng)建Displacement/Rotation約束，對對稱軸及壓塊模型邊界施加如圖2位移邊界約束。

通過Create Boundary Condition在Step1創(chuàng)建Displacement/Rotation約束，剛體參考點施加位移-8，并創(chuàng)建斜坡加載曲線選擇。

切換到Job模塊，創(chuàng)建作業(yè)，并提交求解。

3后處理

3.1 ALE結(jié)果

3.2 不使用ALE結(jié)果

可以看到接觸位置及附近，網(wǎng)格得到了平滑處理保正了較好的質(zhì)量。而不使用ALE方法的網(wǎng)格則發(fā)生了扭曲畸變，這種單元畸變可能會導致計算的終止。

在多數(shù)情況下，ALE方法采取了以精度換取對網(wǎng)格的扭曲控制，但是個別情況下分析結(jié)果卻較之網(wǎng)格嚴重扭曲時更接近實際情況，因此需要注意。