ALE方法详解及各选项卡参数意义与设置

1、ALE方法详解及各选项卡参数意义与设置(ABAQUS/Explicit)为了方便理解，先整体介绍一下ALE网格自适应方法的基本过程一个完整的ALE过程可以分为若干个网格remesh子过程，而每一次remesh的过程可以分为一下两步：1生成一个新的网格(createanewmesh)利用各种算法以及控制策略生成一个良好的网格2环境变量的转换(advectionvariales)也就是将旧网格中的变量信息利用remapping技术转换到新网格中，也有不同算法，其中包括静变量(应力场，应变场等)的转换与动变量(速度场，加速度场等)的转换生成的新网格成功与否则在于对这两步的控制首先来看第1个大部分-对

2、整个adaptiveremesh过程控制：包括两个方面：一个是对adaptiveremesh过程的算法控制，另一个对adaptivemesh过程强度的控制1.对adaptiveremesh的算法控制算法控制包括两部分算法控制，其一为网格算法控制，其二为变量转换算法控制(1)网格重画算法控制：在ABAQUS中是如何生成新网格的呢？即使用网格扫掠技术(meshsweeptechnique),每sweep一次，生成一套新的网格。但是当你使用的算法不同时，sweep出来的网格也是不同的，打个不是很恰当的比方：用不同的工具做同一件东西，做出来的质量与精度会不一样，同样，用不同的算法来sweep网格,得到

3、的网格质量也会不一样。在ABAQUS显示模块中，sweep算法用英语来说就是meshsmoothingmethod,有三种算法来sweep网格，如下所示：1)体积算法(volumesmoothing)该算法十分健壮，为默认算法，再绝大多数情况下适用2)拉普拉斯算法(laplaciansmoothing)耗费资源最少的算法，能力一般，作用与体积算法类似(一阶算法，类似于求平均值)，对于曲率比较高的曲线曲面边界时，效果不是很理想3).等位算法(equipotentialsmoothing)比较复杂的算法，是基于拉普拉斯算法的解之上的算法，对曲率较大的曲线曲面边界效果较好，在节点被非结构化网格包围时

4、，次算法为推荐算法，若节点被结构化网格包围，其效果与体积算法类似。三种算法可以结合适用，利用权重值来定义，需要记住的是，三种算法各占的权值加起来必须等于1。在ABAQUSCAE中，在step模块中定义选项卡如下所示：(2)变量转换算法控制:在ABAQUS中是如何将旧网格中的环境变量转换到新网格中的呢？即使用remapping技术，对于静变量(应力场，应变场，位移场等)的转换(advection),有两种算法即为一阶算法(firstorder)与(secondorder)算法，secondorder算法适用于所有问题，为推荐算法，一阶算法比较简单，占资源少，速度快；对于动变量(速度，加速度等)转

5、换(momentumadvection),也有两种算法，elementcenterprojectionmethod与half-indexshiftmethod,前者为推荐算法，选择前者就ok了，如果想仔细研究，查查ABAqus文档就可以了，里面写的很清楚。在ABAQUSCAE中，在step模块中定义选项卡如下所示：Nwne:Ada-LMesbwigandSmoothingPtwrty;&JmprDVBaspectratio；PresetveN由fneshSfnootH-igdigarthm:DstAnranedbytMhniiproduct，|Meshingprftdctor:*Cur

6、rentdefofrrwcfpcstunPofUicrtfromprewus风E括刖审me#ncremeixCurvaturerifnment：iBnndwyRe90rlSmocthngInibal30Trjrrtttxifeywev-.30NMhnntraatangfej60|AdvecbofiFr$t0SetefidorderMornentunjdvedion:步EkmsntctnteiprojectionHat-rwjejrshrft2.对adaptiveremesh过程强度控制在ABAQUS中如何对adaptiveremesh过程的强度进行控制呢？这就涉及到一下几个（1） Freque

7、ncy控制（频率控制），主要是又里II个steptime中网格remesh的次数进行控制。Remesh次数n可以由n=Incrementnumber/Frequency来表达其意义，当frequency的值为i时，表示每i个增量步进行一次remesh；一个典型的ALE过程，在每5-100个增量步就需要一次remesh,对于拉格朗日问题，改参数默认值为10,若变形实在太大，可适当调高，以增加网格重画的强度，对于爆炸，碰撞等变形时间极短的问题求解，则在每一个增量步都需要一次remesh,这时Frequency的值需要设置得很小，比如设为1,当然，adaptiveremesh过程的强度也很高，也会很

8、废时。对于其他变形不是很剧烈的问题求解，该参数值可以适当调高。对于欧拉问题，默认值为1。（2） MeshSweeps参数控制，当该参数的值为n时，每一个remesh过程将对网格进行n次sweep,其实这个参数可以理解为对整个adaptiveremesh过程的每一个子过程（remesh过程）的强度进行控制。那么，我们先来理解一下sweep的概念，每sweep一次，abaqus将利用我们设置好的算法（体积算法，拉普拉斯算法或等位算法）生成一套新的网格，但这个网格不一定是符合要求的，因此，需要在生成的新网格白基础上用同样的方式再进行sweep,就像我们求解方程时迭代的概念是一样的。就这样一直swee

9、p下去直到sweep的次数达到meshsweeps参数的值，这样就完成了一个remesh过程中的新网格的生成。同样，meshsweeps参数的值越高，adaptiveremesh过程强度越高，网格优化的状况良好的机率也就越大。在ABAQUSCAE中，在step模块中定义选项卡如下所示：T1EditALEAdaptiveMeshDomain接下来看第二个部分：对adaptiveremesh其他方面控制主要包括以下几个参数设置：(1) smoothingalgorithm参数设置：选项：Useenhancedalgorithmbasedonevolvingelementgeometry主要是在几何

10、学的方面对我们定义的网格sweep算法(前面提到的三种算法)进行增强，目的是为了保证adaptiveremesh过程的健壮性，为推荐选项，选它就行了选项：conventionalsmoothing利用我们定义好的算法进行计算，无几何增强。(2)若需要保持初始网格梯度，则对对于拉格朗日问题选择Improveaspectratio,在计算过程中将考虑到网格单元高宽比的改善，不考虑对初始网格梯度的保持。对于欧拉问题选择：Preserveinitialmeshgrading,在计算过程中保证初始的网格梯度，但不会考虑到网格宽高比的改善。ldllALEAdaptiveLanLroKMame:Ada-1M

11、eshiXl.MSmorthoaPfiwity：©Jfinproye州朴匕Prtwivt!fmhgrddng5modthngdgorthni;MornwiedbyanslystsprodudMershrigpredKtcr:bCurretl:defevmedpotionPtkmfromprevioysMEadaptivemeshnaementCurvairer«Fnefnenfa：we冷hH二Vdwwtrfc:：1Lapiadan:|口0怆30MiKbciMUtrMntanqte;60Firstorder*SecondorderMomerfcumadwtS：8Oemertc

12、otterpfwrtmHsf<idexfhtftOK:；CWl:priority参数设置：也就是指网格梯度控制(是否保持初始网格梯度,网格的质量将会有影响)。(3)Meshingpredictor参数设置也就是网格节点位置控制（理想的网格节点位置控制，将会减少需要的网格sweeps次数，减少资源浪费）对于拉格朗日问题选择Currentdeformedposition,对于欧拉问题选择Positionfrompreviousadaptivemeshincrement这里就不细说了，有兴趣的话可以看看文档1,该值越大，则圆角区(4)Curvaturerefinement参数设置也就是曲率较大

13、的曲线曲面边界的网格密度控制，默认为的网格密度也就会越大，比较简单。(5)Initialremeshingsweeps参数设置meshsweeps类似，因为我们也就是ALE过程开始之前对网格的一个优化，概念与有可能利用已经变形的很厉害的网格进行分析，这时，在分析开始之前，就需要对网格进行重画。在ABAQUSCAE中的alemeshcontrol选项卡剩下的参数就三个了，即boundaryregionsmoothing下面的三个参数：(1) initialfeatureangle即初始检测角度的设置，当两个相邻的面的法向量大于该角度值的时候，这两个相邻面形成的corner将被检测出来，在swee

14、p时，网格不允许通过这个corner小于的话就说明，该corner足够圆滑，网格可以通过，当然，该corner应该是具有活性的，对corner活性的控制由下面一个参数(Transitionfeatureangle)控制,否则也不会被考虑。(2) Transitionfeatureangle控制被检测出的corner的活性的，如果被检测处的corner的两面法线夹角大于该值则该corner在ale过程中是会被考虑的，否则就不会考虑。(3) Meshconstraintangle控制分析过程的一个角度参数，一般大于45度，设为默认值就可以，在分析过程中，当网格内某一个角度大于该参数值时，分析终止，

15、文档有详细介绍。第三部分ALEadaptivemeshconstraint网格约束方面的控制该部分比较复杂，内容很多，我理解得也不清楚，望有高手指教。最后总结下ALE的一个总过程，假定每5个增量步进行一次remesh,meshsweeps#数值为m,advectionsweeps的值为n,个ALE具体过程可由下图表示:meshALE自适应网格技术不支持全积分单元，建议换网格类型试试；自适应起的作用不很大，网格变形过大的地方，需要你自己在一开始就划分很细的网格；可以著整sweeps值是1,可以著符值大一些，或得到你想要的结果，道是我之前参数所得到的。ABAQUS/EXPLICIT的Adaptivemeshing维持相同mesh'stopology.可以尝试增加meshsweep的次数，或者在initialmesh的时候大概考虑一下变形因素（目的是让变形后的mesh不畸型）.涉及到大变行问题往往要对单元的算法做些特殊处理，显示动力学求解器LS_DYNA采用一种ALE方法能够减轻大变形分析时网格畸变所带来的不利影响，当然若要很好的理解什么是ALE方法，我们可以查找LS_DYNA论坛中的有关论述.值得注意的是似乎LS_DYNA中的Adaptivemes