ABAQUS/Explicit中的ALE自適應網(wǎng)格劃分和重映射

產(chǎn)品：ABAQUS/Explicit&ABAQUS/CAE

參考資料：

l關于ALE自適應網(wǎng)格劃分

l在Abaqus/Explicit中定義ALE自適應網(wǎng)格域

lABAQUS/Explicit中ALE自適應網(wǎng)格劃分的輸出與診斷。*自適應網(wǎng)格

l*自適應網(wǎng)格約束

l*自適應網(wǎng)格控制

l自定義ALE自適應網(wǎng)格劃分

概述

ALE自適應網(wǎng)格劃分包括兩個基本任務：

l創(chuàng)建一個新的網(wǎng)格，并且

l通過所謂的平流過程將解變量從舊網(wǎng)格重新映射到新網(wǎng)格。

自適應網(wǎng)格劃分技術的成功取決干為每個這些任務所使用的方法的選擇。創(chuàng)建新網(wǎng)格和重新映射解決方案變量的默認方法經(jīng)過精心選擇，適用于各種各樣的問題。但是，您可能希望覆蓋默認選項，以平衡自適應網(wǎng)格的魯棒性和效率，或將自適應網(wǎng)格的使用擴展到更困難或不常見的應用。

嚙合

一個新的網(wǎng)格：

l在每個自適應域的指定頻率下創(chuàng)建;

l是通過掃描迭代自適應網(wǎng)格域和移動節(jié)點，以平滑的網(wǎng)格，和·可以保持原始網(wǎng)格的初始灰度。

重新映射

用于將解變量平流到新網(wǎng)格的方法：

l是一致的、單調的，并且(默認情況下)精確到二階;并且

l保存質量、動量和能量。

ALE自適應網(wǎng)格劃分的頻率控制

在大多數(shù)情況下，自適應網(wǎng)格的頻率是影響網(wǎng)格質量和計算效率的主要參數(shù)。沒有歐拉邊界的典型自適應網(wǎng)格應用需要每5-100個增量進行自適應網(wǎng)格劃分。與此相反，自適應網(wǎng)格劃分一般應更頻繁地進行穩(wěn)態(tài)過程模擬使用歐拉邊界。因此，如果空間自適應網(wǎng)格約束或歐拉邊界區(qū)域定義在自適應網(wǎng)格域上，默認頻率為1;否則，默認頻率為10。

輸入文件用法

使用以下選項更改自適應網(wǎng)格劃分的頻率

*自適應網(wǎng)格，頻率=增量數(shù)

Abaqus/CAE用法：步驟模塊：其他-》ALE自適應網(wǎng)格域-》編輯：打開使用以下ALE自適應網(wǎng)格域，頻率：增加的數(shù)量

ALE自適應網(wǎng)格劃分的強度控制在每個自適應網(wǎng)格增量，新的網(wǎng)格是通過執(zhí)行一個或多個網(wǎng)格掃描，然后對流的解決方案變量到新的網(wǎng)格創(chuàng)建。

網(wǎng)格掃描

在一個自適應網(wǎng)格增量，一個新的，更平滑的網(wǎng)格是通過掃描迭代自適應網(wǎng)格域。在每個網(wǎng)格掃描中基于相鄰節(jié)點和元素的當前位置，對域中的節(jié)點進行重新定位，以減少元素失真。在典型的掃描中節(jié)點被移動到節(jié)點周圍任何元素的特征長度的一小部分。在每個自適應網(wǎng)格增量中，增加掃描次數(shù)增加自適應網(wǎng)格的強度。網(wǎng)格掃描的默認數(shù)量為1。

輸入文件用法：

使用以下選項更改要在每個自適應網(wǎng)格增量中執(zhí)行的網(wǎng)格掃描次數(shù)

自適應網(wǎng)格，網(wǎng)格掃描=掃描次數(shù)

Abaqus/CAE用法：步驟模塊：其他-》ALE自適應網(wǎng)格域-》編輯：打開使用以下ALE自適應網(wǎng)格域，每增量重新網(wǎng)格化掃描次數(shù)：掃描次數(shù)

平流掃掠

將解變量從舊網(wǎng)格映射到新網(wǎng)格的過程稱為平流掃掠。在每個自適應網(wǎng)格增量中執(zhí)行至少一次平流掃描。理想情況下，在增量的所有網(wǎng)格掃描完成之后，平流掃描將只執(zhí)行一次。然而，對流掃描的數(shù)值穩(wěn)定性保持只有當舊的網(wǎng)格和新的網(wǎng)格之間的差異是小的。因此，如果在網(wǎng)格掃描后，域中任何節(jié)點的累積移動總量大于相鄰單元特征長度的50%，則采用平流掃描將解變量從舊網(wǎng)格重映射到中間網(wǎng)格。網(wǎng)格掃描將繼續(xù)，直到達到指定的數(shù)量或直到任何節(jié)點的移動再次超過50%值。此時，再次執(zhí)行平流掃描以將變量從最后的中間網(wǎng)格映射到新的中間網(wǎng)格。這個循環(huán)將繼續(xù)，直到網(wǎng)格掃描的次數(shù)達到指定的次數(shù)。

每個自適應網(wǎng)格域所需的每個自適應網(wǎng)格增量的平流掃描次數(shù)由abOs/自動確定;您無法覆蓋此自動計算。平流掃描數(shù)默認打印到消息(.msg)文件(請參見Abaqus/Explicit中ALE自適應網(wǎng)格化的輸出和診斷)

ALE自適應網(wǎng)格劃分的計算量

自適應網(wǎng)格化的成本取決于重新網(wǎng)格化的頻率，網(wǎng)格和平流掃描執(zhí)行的數(shù)量，以及自適應網(wǎng)格域的大小。當一個純粹的拉格朗日分析相比，額外的計算成本只在自適應網(wǎng)格增量。

一般來說，一次平流掃掠的費用是一次網(wǎng)格掃掠的費用的幾倍。當不頻繁地執(zhí)行自適應網(wǎng)格和/或指定高數(shù)量的網(wǎng)格掃描時，觸發(fā)多個平流掃描。更頻繁地執(zhí)行自適應網(wǎng)格劃分，并在每個自適應網(wǎng)格增量中進行1-5次網(wǎng)格掃描，通常只會生成一次平流掃描，從而將計算成本降至最低。

與純拉格朗日分析相比，自適應網(wǎng)格相對光滑的網(wǎng)格和改進的單元高寬比可以增加穩(wěn)定時間增量。在某些情況下，這種增加可以完全抵消自適應網(wǎng)格劃分的成本。

雖然計算量可能隨著應用類型的不同而有很大差異，但在每一個增量中對整個問題域進行自適應網(wǎng)格劃分通常會使分析成本增加3-5倍于類似的拉格朗日分析。定義只覆蓋整個問題域的一小部分的自適應網(wǎng)格域將成比例地降低成本。將頻率更改為每10-25個增量將導致CPU時間僅略高于純拉格朗日分析的CPU時間。

溫馨提示：

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