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[精华汇总] (原创)ALE网格自适应方法浅见

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发表于 2009-4-10 17:22:47 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东中山
本帖最后由 htscut2010 于 2009-4-13 18:10 编辑

ALE网格自适应方法浅见:(仅代表个人意见,请高手指正)
ALE网格自适应方法结合了单纯的啦格朗日方法与欧拉方法的分析特征,通常被称为任意啦格朗日-欧拉方法。
在理解ALE网格方法之前,需要对啦格朗日方法与欧拉方法补一下课,先理解一下这两种方法是什么样的,有和区别。
啦格朗日方法:啦格朗日方法是比较经典的一种分析方法,他是采用的是啦格朗日坐标来描述的,反映了物体质点与它每瞬间所处的位置关系,不同的坐标代表不同的质点,也称为物质坐标,在有限元方法里面来说的话,也就是材料与网格结合在一起,网格代表坐标,材料也就是无数个质点,二者在整个分析过程中是联系在一起的。
欧拉方法:在传统的拉个朗日方法中,网格与材料是绑定的,也就是材料流动,网格也会随之变形,啦格朗日网格始终是被一种材料填满的,所以材料边界与网格边界是一样的。相反,欧拉方法则不同,欧拉方法则是用欧拉坐标(也叫空间坐标)描述的。欧拉坐标只识别空间,所以也叫空间坐标,每一个坐标代表一个空间点,同一个空间点,在不同的时刻可以由不同的物质点占据。在有限元方法中来说的话,也就是欧拉网格与材料完全脱离,欧拉网格允许,网格不被材料100%充满(许多网格是部分充满或者说是有空隙的),这样的话,这使得需要在每一步增量对材料边界进行计算。如果在欧拉方法分析过程中,某些材料流出了欧拉网格,那么这些材料就流失了,欧拉方法对其就不会起作用了。
ALE网格自适应方法结合了上述两种算法特征,主要是用来使网格在整个分析过程中保持一种比较良好的状态,不出现巨大的扭曲与变形(通常情况下网格与材料是联系在一起的,当发生大变形的时候,材料流动显著,这就会导致某些网格节点在材料流动的带动下发生很大位移,造成网格畸变与扭曲,主要是在大变形或者材料破坏流失的情况下作用明显)。它的主要原理则是让网格脱离材料而流动,但与欧拉方法不同,比较明显的一个不同点就是,它的网格必须被一种材料充满,而且材料边界条件复杂(我也不是非常清楚,就不一一说明了)。ALE网格自适应方法使得网格脱离材料独立流动,就可以改善网格状况,使得网格在整个分析过程中保持比较良好的状态。ALE网格自适应方法不会改变网格的拓扑结构。
要对该方法做完全理解的话还得看看ABAQUS文档中的详细介绍了,比如网格重画域的概念,以及如何定义,域的边界有哪些(啦格朗日边界,欧拉边界,滑动边界),他们的定义与区别等,网格限制等等。文档里面有详细介绍,也不是很难,基本可以看懂。
ALE adaptive meshing适用范围与特点:
显示模块中:
1.通常能够在材料严重变形的情况下保持比较好的网格状态
2.在整个分析过程中不改变网格的拓扑结构
3.能用来分析啦格朗日问题(即材料不离开网格的问题)与欧拉问题(材料在网格内流动的问题)
4.能用于动态分析中的大变形情况(冲压,穿刺。。。)
5.能用于准静态分析(轧制,金属成形。。。。)
6.还能用于其他一些什么我也不太清楚的状况,嘿。。。。
功能很强
隐式模块中:
主要用于声畴,冲蚀,磨损。。。
分析的问题也主要是啦格朗日问题等
作用不是很大

下面是做的一个金属成型的例子,左边是没有使用ALE网格适应技术的网格状况,右边是使用了该技术的网格状况,可以看到,网格状态有很明显的改善

各位有兴趣的话,也可以先看看这篇文章http://forum.simwe.com/thread-873999-1-1.html

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 楼主| 发表于 2009-4-13 11:45:24 | 显示全部楼层 来自 广东中山
Simdroid开发平台
本帖最后由 htscut2010 于 2009-4-13 11:52 编辑

8# binling_love
以下是对ALE网格自适应方法在显式模块中一些参数的CAEINP设置,是从ABAQUS文档中整理出来的,适合于初学者,不过介绍得比较简略,如果有兴趣的话,可以先看看这篇文章“[原创]ALE方法详解与各选项卡参数意义与设置”,在看看下面的参数设置

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Domain- Edit: toggle on Use the ALE adaptive mesh domain below, Frequency: number of increments
*ADAPTIVE MESH, FREQUENCY=number of increments

**频率设置(每多少个增量步进行一次remesh)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Domain- Edit: toggle on Use the ALE adaptive mesh domain below, Remeshing sweeps per increment: number of sweeps*ADAPTIVE MESH, MESH SWEEPS=number of sweeps
**remesh强度设置(每次remesh用多少次sweep)

Step module: Other -ALE Adaptive Mesh Domain- Edit: toggle on Use the ALE adaptive mesh domain below, Initial remeshing sweeps: Value: number of initial sweeps*ADAPTIVE MESH, INITIAL MESH SWEEPS=number of initial sweeps
**初始sweep次数(用于分析之前对网格优化)

Step module: Other -ALE Adaptive Mesh Controls- Create: Name: name
Volumetric: volume smoothing weight, Laplacian: Laplacian smoothing weight,
Equipotential: equipotential smoothing weight
*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name
volume smoothing weight, Laplacian smoothing weight, equipotential smoothing weight
example: *ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name
0.5,0.0,0.5

**算法设置(设置三种sweep算法所占权重)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, toggle off Use enhanced algorithm based on evolving element geometry
*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, GEOMETRIC ENHANCEMENT=NO

**几何增强设置(使得sweep算法更具健壮性,更好用,更牛逼)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name,Priority: Improve aspect ratio*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, SMOOTHING OBJECTIVE=UNIFORM
**网格梯度设置(改善网格宽高比,不能保证初始网格梯度)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls- Create: Name: name, Priority: Preserve initial mesh grading *ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, SMOOTHING OBJECTIVE=GRADED
**网格梯度设置(不保证改善网格宽高比,保留初始网格梯度)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Meshing predictor: Current deformed position*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, MESHING PREDICTOR=CURRENT
**节点位置设置(使用当前节点来进行sweep迭代)
Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Meshing predictor: Position from previous adaptive mesh increment*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, MESHING PREDICTOR=PREVIOUS**节点位置设置(使用上一次remesh形成的网格节点位置来进行sweep迭代)

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Curvature refinement: *ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, CURVATURE REFINEMENT=
**高曲率边界网格密度设置

Step module: Other -ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, toggle on Second order*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, ADVECTION=SECOND ORDER
**静变量转换算法设置

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, toggle on First order*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, ADVECTION=FIRST ORDER
**静变量转换算法设置

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls- Create: Name: name, Momentum advection: Element center projection*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, MOMENTUM ADVECTION=ELEMENT CENTER PROJECTION
**动变量转换算法设置

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Momentum advection: Half-index shift*ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, MOMENTUM ADVECTION=HALF INDEX SHIFT
**动变量转换算法设置

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Initial feature angle: *ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, INITIAL FEATURE ANGLE=a
**初始几何特征检测角度

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Name: name, Transition feature angle: *ADAPTIVE MESH CONTROLS, NAME=name, TRANSITION FEATURE ANGLE=b
**几何特征激活角度

Step module: Other- ALE Adaptive Mesh Controls -Create: Mesh constraint angle:
*ADAPTIVE MESH CONTROLS, MESH CONSTRAINT ANGLE=c
**分析控制角度

下面是一个简单的实例的inp文件,有一些参数都是默认值,所以inp文件中未有显示出

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发表于 2009-4-10 17:31:59 | 显示全部楼层 来自 吉林长春
把文件发上来啊
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发表于 2009-4-10 20:32:55 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
这个例子有学者用map solution来做过。
不知道你是不是按那篇paper上来的,还是在与其进行比较?
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 楼主| 发表于 2009-4-10 21:40:42 | 显示全部楼层 来自 广东中山
3# bling95
是有人做过,不知道仁兄说的是不是这篇文章(Finite element modeling of clinch forming with automatic remeshing)但是不是用这个方法做的,做这个例子只是为了说明ALE网格自适应方法的作用
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发表于 2009-4-11 13:19:30 | 显示全部楼层 来自 重庆沙坪坝区
流体分析是不是也能用ALE?
比如齿轮泵的动态模拟。
Abaqus做CFD如何呢?
fluent中是通过一种叫“动网格”的技术来实现的。
在COMSOL中见过不少漂亮的案例,基本都是用的ALE。
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发表于 2009-4-11 14:30:27 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
是的。主要还是关于remesh这种方法在standard中运用不是很成熟,更多的还是在deform,marc等中运用了。尝试使用*map solution来做可能花费的时间经历更多了。
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 楼主| 发表于 2009-4-11 16:20:45 | 显示全部楼层 来自 广东中山
5# apprent
呵,这个不太清楚做的效果怎么样哦,用abaqus做流体分析没有研究过,不过从原理上来说,我个人认为是可以的把
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发表于 2009-4-11 16:23:12 | 显示全部楼层 来自 江苏南京
LZ有条件的话 上传个INP文件 把思路讲的清楚些 我给你加技术分 让大家眼馋也不好 最好图文并茂
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 楼主| 发表于 2009-4-12 14:52:23 | 显示全部楼层 来自 广东中山
8# binling_love
好,我整理一下发上来
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发表于 2009-4-13 16:28:16 | 显示全部楼层 来自 安徽合肥
ding woyeyong
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发表于 2009-4-13 17:05:18 | 显示全部楼层 来自 天津
好东西,谢谢楼主
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发表于 2009-4-13 17:21:59 | 显示全部楼层 来自 新加坡
强人强帖啊,顶上去一起学习。

lz可以在帖子里面添加链接指向“[原创]ALE方法详解与各选项卡参数意义与设置”。这样有利于新手系统学习。
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发表于 2009-4-13 18:38:59 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
非常感谢 很有技术含量的帖子
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发表于 2009-4-13 22:33:32 | 显示全部楼层 来自 湖南湘潭
真的是好人啊,质量很高的帖子
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发表于 2009-4-16 09:57:38 | 显示全部楼层 来自 湖北宜昌
学习了
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发表于 2009-4-16 11:30:13 | 显示全部楼层 来自 辽宁沈阳
wangge 重划
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发表于 2009-4-28 16:32:54 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
一起学习,强帖
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发表于 2009-4-28 22:03:49 | 显示全部楼层 来自 英国
不错不错。好好学习一下。
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发表于 2009-5-5 18:57:30 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
tai hao le ,ding yi ge

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