AUTODYN_Chapter 3_AUTODYN_Basics.ppt

1、第三章AUTODYN 基础理论,ANSYS AUTODYN,结构和非结构化 Parts (网格),一个AUTODYN Part 能使用结构化或者非结构化网格 结构化网格可以在 AUTODYN中生成 使用 (I,J,K)指标空间 非结构化网格必须从外部导入 (例如从 Workbench) 拉格朗日Parts (实体, 壳, 梁) 既可以用结构化网格也可以非结构化网格 非结构化网格求解起来更加有效 (效率更高) 在求解之前，一个结构化网格可以转换成非结构化网格 拉格朗日 Parts (结构或者非结构) 能够使用 “fill” 功能填充到 Euler和 SPH Parts中 Euler 和 ALE

2、Parts 均为结构化 Euler 网格通常都是直线正交的,i = 1,i = 11,j = 1,j = 6,结构化Parts - 指标空间,AUTODYN中每一个结构化Part 都会定义一个指标空间， 2D(i,j) 或者 in 3D(i,j,k), 这里 i, j 和 k 是从1 到 Ni, Nj, Nk 的整数 指标空间都是正交的,i = 1,i = 11,j = 1,j = 6,结构化 Parts - 物理空间,每一个结构化part还有一个物理空间 xyz-空间, 这里 x, y 和 z 是实数 物理空间中网格通常有一定的形状,并不是多有在指标空间定义的单元都会在物理空间中使用 没有赋

3、予材料的单元是 Unused 这个功能允许对负责体进行建模,结构化 Parts 指标空间删除单元-Unused功能,通过Part Wizard 可以 自动生成高质量的结构化 Parts 为我们预先定义的几何体 2D 体 Box, Quad, Circle, Ogive, Rhombus, Triangle, Wedge 3D 体 Box, Hex, Cylinder, Sphere, Ogive, Fragments/Bricks 壳 Plate, Cylinder 手动建立高质量的结构化网格 点 线 面 体 外部导入结构化网格 ICEM-CFD TrueGrid,Part Wizard,创建

4、结构化 Parts,Part 向导,Geometry Zoning Fill,Part 向导 建模三部曲 定义预定义几何体 定义指标空间 填充parts,Part 向导 2D 正方形,Part 向导 2D 圆形,Ogive,Quads,Part 向导 2D 模型,Wedge,Rhombus,Part 向导 3D 正方体,Part 向导 3D 圆柱,Sphere,Bricks / Fragments,Hex,Ogive,Part 向导 3D 模型,平板,圆柱,Part 向导 3D 壳,使用下面步骤一步一步生成网格 点 线 面 体 插值 拉伸,手动建模,ANSYS, ICEM-CFD 强大的3D

5、六面体网格生成 全面的 CAD接口 CATIA, Pro/Engineer, SDRC I-DEAS, SolidWorks, Unigraphics, . ICEM-CFD结构化 (映射) 网格输入接口 ICEM multiblock 网格 (.geo文件) TrueGrid输入和ICEM相同,输入3D 结构化,分别在材料和初始条件面板中定义材料和初始条件 定义以后, 材料和初始条件就能够在 Part Wizard 建模过程中通过 Fill 选项给part填充材料和初始条件.,材料和初始条件,用材料和初始条件填充parts,Additional Block Fills,Wizard 中每一个

6、part用一种材料填充 Wizard 完成以后可以进行附加的填充 每一个附加填充可以替换前一个填充的材料和初始条件 如果中心在填充区域的内部Lagrange 单元可以被填充 (没有多物质填充功能),Additional Geometry Fill,Wizard Fill,边界条件被定义从 Boundaries 对话框 一旦被定义, 通过parts中对话面板中的Boundary选项就可以将边界条件施加给结构化网格,边界条件,边界条件既可以定义在已使用网格的外表面也可以定义在未使用网格的外表面 默认的边界条件是: Lagrange: 自由边界 (压力 = 0.0) Euler : 刚性墙 (无流动

7、, 速度 = 0.0),边界条件,应用到Lagrange Parts,应力边界条件,应用到 Lagrange, ALE, Shell, Beam 和SPH Parts X, Y, Z 速度约束 常数 速度定义为一个常数 界限 定义上下限 在Explicit Dynamics 中定义位移约束 分段函数 分段线性函数 总体速度约束 定义 X, Y, Z (3D)速度和转动速度为常数 用户子程序 EXVEL 用户定义随时间变化的X, Y, Z 速度,速度边界条件,应用到Beam Parts 节点力边界条件 常数, 分段函数, 用户子程序 EXFOR x, y, z 和 总体方向 单元力/单位长度边界

8、条件 常数, 分段函数, 用户子程序 EXFOR x, y, z 和总体方向,边界条件: 力,应用到Lagrange, ALE 和 Euler Parts 传输波通过单元面 只有正交分量被传输 可以定义边界的阻抗 如果阻抗被设置为0，那么临近单元的阻抗将被应用 传输边界是近似边界条件，尽量远离计算的关键区域定义 对于空气中爆炸的欧拉算法, 推荐使用压力为0 的流出（Outflow） 边界条件,边界条件: 传输边界,应用到 Euler Parts 流入 设定材料流入网格的全部状态 (密度, 内能和速度) 流出(P = r = e = 0) 仅针对选定的材料进行定义 如果满足反向流动的条件，需要定

9、义反向流动边界条件，此时流入是由边界的外部积累的能量控制 需指定材料流进网格的所有物理状态(密度, 内能和速度) 流出边界条件是近似的，尽量远离计算关键区域定义,边界条件: 流动边界,Lagrange 作用(接触）,AUTODYN 使用单精度来是求解能力和内存达到最优化的使用，因此单位制的选择很重要, 尤其对欧拉问题 避免压力在某单位制下出现 10-6 避免单元质量在某单位制下出现10-6 默认的单位制对所有的问题都适用 Length mm Mass mg Time ms Velocity m/s Force mN Stress kPa Density g/cm3 Energy mJ Work

10、bench数据传到AUTODYN时，单位制会自动转变为AUTODYN 的单位制,单位制,上限约束标准 需指定循环极限和时间极限 如果能量错误超过能量分数(默认5%)AUTODYN 将停止计算并给出警告信息 时间步选项 一般默认的就 OK 如果初始时间步为0, 它的默认值为稳定时间步的一半 如果最小时间步为0, 他的默认值为初始时间步的 1/10th 对大多数 Lagrange计算，稳定因子最大可以设置为0.9,求解控制,守恒方程,质量和动量严格守恒 能量不是严格守恒 全守恒的实用数值方法存在 稳定性和噪声问题 能量和动量守恒可以通过历史曲线进行检测. 好的模型和计算有比较小的误差,Problem,Good energy conservation,保存AD文件 / 结果文件 通过以下方式指定保存频率 循环增量 时间增量 计算可以通过保存的AD文件重新开始 (不是结果文件) 结果保存文件总是比AD文件要小 显示的图像可以通过任意的AD文件和结果文件创建 动画可以通过一系列的AD文件和结果文件创建 比抓图更加灵活,输出控制,结果文件 (只应用到3D ) 用来创建图像 适合在资源有限的计算机上进行大模型的后处理 存储在子文件夹, ident_adres 基本文件 ident_bcyc.ad_base 存储结果文件需要的模型数据 在结果文