Abaqus自适应网格之一:ALE adaptive meshing(上)
发布日期:
2021-09-09
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ALE adaptive meshing (Arbitrary Lagrangian-Eulerian analysis) 在分析过程中对网格进行实时动态调整,可以在整个分析过程中保持高质量网格。具有如下特点:

1 允许网格独立于材料移动,即使在发生大变形或材质缺失时也可保证网格质量。不改变网格拓扑关系,若要在极端变形时保持高质量网格则会存在一些限制。

2 与Lagrangian analysis和Eulerian analysis之间的异同,如图1所示:

1) Lagrangian analysis:节点固定在材料内,单元随着材料变形而变形。单元由单个材料100%充满,材料边界与单元边界重合;

2) Eulerian analysis:节点在空间中固定,在材料流过时单元不变形。支持单个单元包含多种材料和孔隙,因此,必须在每个时间增量期间计算边界条件,材料边界和单元边界无必然联系;

3) ALE adaptive meshing:单个单元必须由一种材料100%充满。模型中材料的受限于单元的变形,故而可以精确定义材料边界和复杂的接触相互作用。

3 Abaqus/Explicit中的ALE mesh旨在模拟大变形问题。不会最小化小变形分析中的离散化误差。在Abaqus/Standard中则主要用于声学领域和模拟材料的烧蚀或磨损效应。

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1 ALE adaptive Mesh Domain

自适应网格区域有Lagrangian和Eulerian两种。前者(transient dynamics large deformation),网格沿着垂直于边界的方向移动,后者(steady-static, material flow),在一些自定义边界条件中,材料可以流入或流出网格,默认条件下,区域边界上的网格不固定,必须在Mesh Constraint中设置约束。

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1.1 Frequency

通常情况下,频率是影响网格质量和效率的主要参数。前者(transient dynamics large deformation),每5-100个增量步,需要对网格重构一次;后者(steady-static, material flow)需要的频率则更高。默认情况下,前者取1后者取10。

1.2 Remeshing sweep per increments

在每个自适应网格增量过程中,通过一个或多个扫掠生成新网格,然后将参量在网格中平流化,以此获得新网格。

在自适应网格增量中,对自适应网格域进行迭代扫掠来创建一个更平滑的网格。随着扫掠次数的增加,自适应网格划分的强度也相应增加。默认为1。

1.3 Initial remeshing sweeps

当执行初始网格扫描时,初始条件被平流到新网格。如果初始网格包含高度扭曲单元时,在计算开始之前对网格进行平滑处理,以便在整个步骤中使用高质量网格。对于uniform smoothing objective,默认执行5次网格扫掠。对于graded smoothing objective,默认执行两次网格扫掠,不考虑渐变。在所有后续的网格扫描中用于分级的长宽比基于该局部平滑网格。