Abaqus中的ALE 自适应网格技术

ALE 自适应网格主要用于 Abaqus/Explicit 的大变形分析，以及 Abaqus/Standard 中的声畴（acoustic domain）、冲蚀（ablation）和磨损问题。在 Abaqus/Standard 的大变形分析中，尽管也可以设定 ALE 自适应网格，但不会起到明显的作用。虽然在 Abaqus/Standard 和 Abaqus/Explicit 分析中都可以定义 ALE 自适应网格，而且定义的界面相似，但是二者的功能却有很大的差异（见表1）。表1  ALE 自适应网格在不同求解器中的比较Abaqus/Standard 求解器Abaqus/Explicit 求解器适用范围声畴、冲蚀和磨损问题大变形问题分析问题拉格朗日类型问题或冲蚀、磨损问题拉格朗日类型问题和欧拉问题分析步类型几何非线性静力分析、稳态传输分析、耦合的孔隙流体－应力分析、耦合的温度－位移场分析大变形的瞬态分析（碰撞问题、穿透问题、锻造问题）；稳态过程分析（挤压问题、轧制问题）；显式动力学分析（绝热分析）和完全耦合的热-应力分析平滑算法原始构型投影法（original configuration projection）、体积法（volume smoothing）体积法（volume smoothing）、拉普拉斯法（Laplacian smoothing）、等势法（equipotential smoothing）诊断信息不提供诊断信息功能提供诊断信息功能功能功能相对较弱，使用过程中有很多限制条件功能强大，应用广泛单元类型声学单元和部分实体单元一阶减缩积分实体单元分析信息分析过程中与自适应网格相关的信息都写入 MSG 文件非线性自适应网格必须用于考虑几何非线性的分析步中使用 ALE 自适应网格时，还需要注意下列问题：1）在 Abaqus/Explicit 中分析超弹性材料和泡沫材料时，最好采用增强沙漏控制（enhanced hourglass control）的方法控制单元的变形，而不要采用 ALE 自适应网格。2）在 INP 文件中，可以使用下面的关键词定义多个 ALE 自适应网格区域：*ADAPTIVE MESH, ELSET = elset_name但是，在 Abaqus/CAE 中，每个分析步只能定义一个 ALE 自适应网格区域。对应的Abaqus/CAE操作：Step 功能模块，菜单 Other → ALE Adaptive Mesh Domain → Edit，设置各项参数（如图1所示）。如果在某个分析步中不希望定义自适应网格区域，则选中 No ALE adaptive mesh domain for this step 。

图1  设置自适应网格参数3）不使用 ALE 自适应网格时，在分析过程中单元网格会跟随材料一起运动，每个节点和每个单元的输出变量都与材料点一一对应，在 Visualization 功能模块中看到的单元变形和材料运动情况就是真实解。使用 ALE 自适应网格时，随着单元变形的增加，Abaqus 求解器将逐渐更新节点和单元的位置，以避免单元过度变形，同时求解变量也将从旧的单元网格变换到新的单元网格中。此时网格的位置和材料点的位置不再保持一致，在 Visualization 功能模块中查看计算结果时，应注意这一问题。关注本公众号，请点击最上方蓝色字体