autodyn_chapter 10_euler-lagrange 作用(流固耦合)

1、第十章Euler-Lagrange 作用(流固耦合),ANSYS AUTODYN,自動(dòng)耦合,拉格朗日體的（Lagrange part）整個(gè)外表面自動(dòng)和歐拉進(jìn)行接觸歐拉施加壓力給拉格朗日歐拉施加的壓力通過拉格朗日表面進(jìn)行積分得到節(jié)點(diǎn)力拉格朗日相當(dāng)于給歐拉施加了流動(dòng)約束 它們之間不考慮摩擦部分覆蓋的單元被自動(dòng)合并（ Blended）自動(dòng)接觸能夠考慮侵蝕,拉格朗日部分(Lagrange Parts )通過覆蓋

2、歐拉網(wǎng)格的體積(volumes)和面(faces)將流動(dòng)約束施加給歐拉物質(zhì)(Euler Parts)為了流動(dòng)約束有效時(shí)間，拉格朗日部分的厚度必須大于歐拉單元的尺寸要達(dá)到最好的耦合效果，拉格朗日單元尺寸應(yīng)該大于歐拉單元尺寸推薦的比例為 2:1,歐拉流動(dòng)約束,多邊形耦合-Polygon Coupling,僅適用于在2D歐拉多邊形（Polygon）就相當(dāng)于給歐拉施加的約束 不考慮摩擦多邊形的點(diǎn)可以固定 (anchored)

3、也可以附著在拉格朗日面得節(jié)點(diǎn)上多邊形耦合必須在2D 歐拉-殼(Euler–Shell )作用中使用如果沒有歐拉-殼(Euler–Shell )作用自動(dòng)耦合式更好的選擇多邊形耦合不能考慮侵蝕,多邊形的例子,耦合類型None自動(dòng)-Automatic (polygon free)容易使用可以考慮侵蝕必須應(yīng)用于整個(gè)模型不能用于殼多邊形不能考慮侵蝕能夠用于Lagrange, ALE 和 Shell

4、沒有歐拉子循環(huán),2D 流固耦合設(shè)置菜單,Lagrange,Euler,例子: 沖擊波對(duì)墻的沖擊變形 (2D),多物質(zhì)歐拉 : 炸藥+空氣（HE + Air)拉格朗日 : 混凝土,例子: 爆炸侵徹混凝土 (2D),接觸, 侵蝕 和 耦合可以在分析中同時(shí)使用 (必須使用自動(dòng)耦合)結(jié)構(gòu)的失效和破片的飛散流體/氣體通過失效/破碎的部分泄露出去包含有沖擊波載荷和結(jié)構(gòu)碰撞載荷軟件的主要優(yōu)勢(shì)之一,接觸, 侵蝕 和 耦合,耦合類

5、型剛性全耦合弱耦合歐拉子循環(huán) 歐拉爆轟波求解器多物質(zhì)歐拉求解器厚度殼歐拉爆轟波求解器多物質(zhì)歐拉求解器,3D耦合菜單,拉格朗日網(wǎng)格通常用于固體模型；高聲速-時(shí)間步長小歐拉網(wǎng)格通常用于流體的流動(dòng)；低聲速-時(shí)間步長大因此，歐拉時(shí)間步長大于拉格朗日步長；不用子循環(huán)的話，將以拉格朗日的時(shí)間步長作為所有計(jì)算的時(shí)間步長(包括歐拉)；太小的時(shí)間步長容易引起歐拉求解過多的耗散。子循環(huán)用來優(yōu)化拉格朗日和歐拉時(shí)間

6、步長；拉格朗日網(wǎng)格用小時(shí)間步長更新計(jì)算；拉格朗日用大時(shí)間步長更新計(jì)算；使用優(yōu)化時(shí)間步長可以減少耗散。,歐拉子循環(huán),,殼單元在流固耦合中，定義人工厚度來進(jìn)行歐拉耦合必須為殼定義人工厚度人工殼單元厚度必須至少是它周圍歐拉單元最小尺寸的兩倍人工厚度與物理模型的厚度是不同的對(duì)多個(gè)殼連接時(shí)，默認(rèn)殼法線方向可以不考慮,厚度殼,No Join

7、 Default Join Custom Join,殼 厚度殼,歐拉體積分?jǐn)?shù) 變形殼,厚度殼,使用拉格朗日或Fill Parts建立固定的剛性幾何體拉格朗日可以在AUT

8、ODYN中生成，也可以從外部導(dǎo)入 (比如從 Workbench)用來定義覆蓋的部分分析過程中覆蓋的部分不改變非常有效,耦合類型: 剛性,耦合類型: 全耦合,拉格朗日和歐拉網(wǎng)格進(jìn)行動(dòng)態(tài)相互作用覆蓋的體和面在每個(gè)時(shí)間不均參與計(jì)算效率沒有剛性耦合高為有效的載荷周期進(jìn)行耦合計(jì)算不需要?dú)W拉網(wǎng)格時(shí)，將其刪除,磚混結(jié)構(gòu)的炸藥庫中27噸炸藥爆炸 (ESH) 歐拉沖擊波求解器,全耦合 - 建筑物中爆炸,氣體在膛內(nèi)流動(dòng)，出口處膨脹

9、泄壓歐拉沖擊波求解器,全耦合 - 內(nèi)彈道,炸藥和水用多物質(zhì)歐拉求解器鋼質(zhì)筒使用拉格朗日求解器,全耦合- 水下爆炸,Euler Blast,全耦合 - 爆炸侵徹鋼筋混凝土,全耦合- 地雷爆炸,空氣爆炸全耦合破片碰撞接觸侵蝕余留的慣性,全耦合 – 爆炸侵徹 RPG,RPG爆炸沖擊波和破片對(duì)CFRP翼箱的破壞空氣中爆炸采用沖擊波求解器RPG殼體 (破片) 和翼箱采用拉格朗日求解器流固耦合接觸+侵蝕

10、 Calculation performed by the Ernst-Mach Institute,手榴彈的爆炸和破片,管式炸彈爆炸和毀傷效果,Courtesy AF Safety Center and the AF Research Lab,全耦合 – IED爆炸,Standard Glazing,Polycarbonate Glazing,Test in Large Blast Simulator,全耦合 – 玻璃碎片,有效減低

11、飛散玻璃碎片的危險(xiǎn)，德國國防部對(duì)各種汽車玻璃進(jìn)行了安全評(píng)估 :完整汽車模型試驗(yàn)AUTODYN 模擬,全耦合– 剛體碰撞,剛性彈沖擊平板剛體歐拉耦合,全耦合– 水下爆炸,水下爆炸對(duì)艦艇的影響剛體歐拉耦合剛體殼水和空氣使用3D多物質(zhì)歐拉,全耦合 – 水面爆炸對(duì)艦艇的影響,靠近艦艇的空氣中爆炸剛體歐拉耦合剛體殼水和空氣使用3D多物質(zhì)歐拉,全耦合 – 爆炸對(duì)艦艇殼體的沖擊變形,靠近艦艇的空氣中爆炸剛體歐拉耦

12、合剛體殼水和空氣使用3D多物質(zhì)歐拉,LPG Tanker Explosion,CDC (Certain Dangerous Cargoes) Barge Explosion,Passenger Ferry,全耦合 - 運(yùn)輸船爆炸應(yīng)用,歐拉給拉格朗日施加一個(gè)壓力場(chǎng)，作為拉格朗日的邊界條件 第一步: 歐拉計(jì)算結(jié)構(gòu)可以是 Lagrange, ALE, Shell 或者 Fill Parts 3D壓力場(chǎng)被順序存儲(chǔ)在壓力場(chǎng)文件中

13、第一個(gè)場(chǎng)文件包含有歐拉的集合數(shù)據(jù)第二步: 拉格朗日計(jì)算場(chǎng)文件中的壓力作用到拉格朗日的外面表拉格朗日表面初始位置和歐拉單元之間進(jìn)行場(chǎng)的自動(dòng)映射兩個(gè)場(chǎng)文件之間的壓力數(shù)據(jù)通過自動(dòng)線性插值得到,耦合類型: 弱耦合,Example High pressure expansion around a metallic ring in enclosed box,弱耦合例子,第一步: 歐拉計(jì)算創(chuàng)建場(chǎng)文件,第二步: 拉格朗日計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)文件

14、,快速耦合類似于完全的歐拉-拉格朗日耦合但是, 從拉格朗日沒有反饋到歐拉網(wǎng)格；在整個(gè)加載階段，偏差是很小的?？焖亳詈媳容^與完全耦合的優(yōu)勢(shì) 在一個(gè)歐拉計(jì)算以后，多個(gè)拉格朗日計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)；降低了計(jì)算時(shí)間、提高了效率。弱耦合僅考慮壓力數(shù)據(jù)的映射當(dāng)做節(jié)點(diǎn)力應(yīng)用到拉格朗日網(wǎng)格僅施加在壓力場(chǎng)文件描述的空間場(chǎng)文件名文件名: IDENT_####.ADF#### 從0001開始,弱耦合,,練習(xí)7 – 爆炸破壞混凝土,目的:

15、 完成爆炸破壞混凝土板的建模和計(jì)算步驟:啟動(dòng)AUTODYN 初始設(shè)置 ，2D 軸對(duì)稱建立混凝土板（ Lagrange）建立炸藥（ Euler）定義流固耦合求解,,練習(xí)8 - 艦艇爆炸,目的: 掌握爆炸和水下沖擊波對(duì)艦艇影響的分析方法步驟:在 Explicit Dynamics (ANSYS)中建立模型數(shù)據(jù)輸入 AUTODYN在AUTODYN中建立歐拉空間和炸藥 AUTODYN中求解