ABAQUS分析中ALE

1、ALE方法详解及各选项卡参数意义与设置(ABAQUS/Explicit )为了方便理解，先整体介绍一下ALE网格自适应方法的基本过程一个完整的 ALE过程可以分为若干个网格remesh子过程，而每一次remesh的过程可以分为一下两步：1生成一个新的网格( create a new mesh)利用各种算法以及控制策略生成一个良好的网格2环境变量的转换(advection variales)也就是将旧网格中的变量信息利用remapping技术转换到新网格中，也有不同算法，其中包括静变量(应力场，应变场等)的转换与动变量(速度场，加速度场等)的转换生成的新网格成功与否则在于对这两步的控制首先来看第

2、1个大部分-对整个adaptive remesh过程控制：包括两个方面：一个是对adaptive remesh过程的算法控制，另一个对adaptive mesh过程强度的控制1. 对adaptive remesh的算法控制算法控制包括两部分算法控制，其一为网格算法控制，其二为变量转换算法控制(1) 网格重画算法控制：在ABAQUS中是如何生成新网格的呢？即使用网格扫掠技术(mesh sweep technique)，每sweep 一次，生成一套新的网格。但 是当你使用的算法不同时，sweep出来的网格也是不同的，打个不是很恰当的比方：用不同的工具做同一件东西，做出来的质量与精度会不一样，同样，

3、用不同的算法来sweep网格，得到的网格质量也会不一样。在ABAQUS显示模块中，sweep算法用英语来说就是 mesh smoothing method,有三种算 法来sweep网格，如下所示：1) 体积算法(volume smoothing )该算法十分健壮，为默认算法，再绝大多数情况下适用2) 拉普拉斯算法(laplacian smoothing )耗费资源最少的算法，能力一般，作用与体积算法类似(一阶算法，类似于求平均值)，对于曲率比较高的曲线曲面边界时，效果不是很理想3) .等位算法(equipotential smoothing )比较复杂的算法，是基于拉普拉斯算法的解之上的算法，

4、对曲率较大的曲线曲面边 界效果较好，在节点被非结构化网格包围时，次算法为推荐算法，若节点被结构化 网格包围，其效果与体积算法类似。三种算法可以结合适用，利用权重值来定义，需要记住的是，三种算法各占的权值加 起来必须等于1。在ABAQUS CAE 中，在step模块中定义选项卡如下所示：TB tdrt ME Adaptive Me*h Controls(2)变量转换算法控制:在ABAQUS中是如何将旧网格中的环境变量转换到新网格中的呢？即使用remapping技术，对于静变量(应力场，应变场，位移场等)的转换(advection), 有两种算法即为一阶算法(first order)与(secon

5、d order)算法，second order算法适用于所 有问题，为推荐算法，一阶算法比较简单，占资源少，速度快；对于动变量(速度，加速度 等)转换(momentum advection ),也有两种算法, element center projection method 与 half-index shift method，前者为推荐算法，选择前者就ok 了，如果想仔细研究，查查 ABAqus文档就可以了，里面写的很清楚。在ABAQUS CAE 中，在step模块中定义选项卡如下所示：Nwne: Ada-LMeshng and SmoothinoPtwrty; * JmprDVB aspec

6、t ratio： Presetve 心旧 fnesh 3必中SfnootH-ig gorthm: DstAnrihed by tMhnii product |Meshing prlctor: Q Current defofrrwcf pcstunPofUicrt fromprewus 鲍 E 4d4ptiw mesh ncremeixCurvature r#fnment： 1BoLndary Reon SwcthngIrvbal f«4tur*3QTr jrrtttxi fey we v-. 30NMh nntraat angfej 60 AdwcbonFr$t p Setefid

7、orderMornentun jdvedion: * Ekmsnt ctntei prcjettion Hat-rwjejr shrft2. 对adaptive remesh过程强度控制在ABAQUS中如何对adaptive remesh过程的强度进行控制呢？ ？这就涉及到一下几个（1） Frequency控制（频率控制），主要是对整个 step time中网格remesh的次数进行 控制。Remesh次数 n 可以由 n=Increment number /Frequency 来表达其意义，当 frequency 的 值为i时，表示每i个增量步进行一次 remesh；一个典型的 ALE过程，

8、在每5-100个增量步就需要一次 remesh,对于拉格朗日问题， 改参数默认值为 10,若变形实在太大，可适当调高，以增加网格重画的强度，对于爆炸， 碰撞等变形时间极短的问题求解，则在每一个增量步都需要一次 remesh,这时Frequency的值需要设置得很小，比如设为1,当然，adaptive remesh过程的强度也很高，也会很废时。对于其他变形不是很剧烈的问题求解，该参数值可以适当调高。对于欧拉问题，默认值为1。（2） Mesh Sweeps参数控制，当该参数的值为 n时，每一个remesh过程将对网格进行n次sweep,其实这个参数可以理解为对整个adaptive remesh过程

9、的每一个子过程（remesh过程）的强度进行控制。那么，我们先来理解一下sweep的概念，每sweep 一次，abaqus将利用我们设置好的算法（体积算法，拉普拉斯算法或等位算法）生成一套新的网格，但这个网格不一定是符合 要求的，因此，需要在生成的新网格的基础上用同样的方式再进行sweep,就像我们求解方程时迭代的概念是一样的。就这样一直sweep下去直到sweep的次数达到 mesh sweeps参数的值，这样就完成了一个 remesh过程中的新网格的生成。 同样，mesh sweeps参数的值越高， adaptive remesh过程强度越高，网格优化的状况良好的机率也就越大。在ABAQU

10、S CAE 中，在step模块中定义选项卡如下所示：T1 E dit A1.E Adaptive Mesh Domain接下来看第二个部分：对 adaptive remesh其他方面控制主要包括以下几个参数设置：(1) smoothing algorithm 参数设置：选项: Use enhanced algorithm based on evolving element geometry主要是在几何学的方面对我们定义的网格sweep算法(前面提到的三种算法)进行增强，目的是为了保证adaptive remesh过程的健壮性，为推荐选项，选它就行了选项：conventional smoothi

11、ng利用我们定义好的算法进行计算，无几何增强。n* E dll ALE Adaptive Meth LonlroKMame: Ada-1Meshrwj and SmoorfwigPrtofity： ® Jnnprot，村点Prewvc lolhM wsh gr*dhng5modtfwig akgorthni; Wsniwied by dnlrlysisi produdMershrig predKtcr: b Current defevmed potionPositkri from previouK ME adaptive mesh ncrementCurvafcje refwerwt

12、 1(2)Bcwr4r SmwthTfliwsd f«lbjr« tfNg|»= |aaMiKbciMUtrMnt anqte; 60|AdwciionFirst order * Second orderHw5umOemert 5:就 prgrtEM Fde# MOK r:priority参数设置：也就是指网格梯度控制（是否保持初始网格梯度，若需要保持初始网格梯度，则对 网格的质量将会有影响）。对于拉格朗日问题选择Improve aspect ratio ,在计算过程中将考虑到网格单元高宽比的改善，不考虑对初始网格梯度的保持。对于欧拉问题选择：Preserve i

13、nitial mesh grading ,在计算过程中保证初始的网格梯 度，但不会考虑到网格宽高比的改善。(3)Meshing predictor 参数设置也就是网格节点位置控制（理想的网格节点位置控制，将会减少需要的网格 次数，减少资源浪费）sweeps对于拉格朗 日问题选择Current deformed position ,对于欧拉问题选择 Position from previous adaptive mesh increment这里就不细说了，有兴趣的话可以看看文档(4) Curvature refinement 参数设置也就是曲率较大的曲线曲面边界的网格密度控制，默认为 的网格密度

14、也就会越大，比较简单。1,该值越大，则圆角区(5)Initial remeshing sweeps 参数设置也就是ALE过程开始之前对网格的一个优化，概念与mesh sweeps类似，因为我们有可能利用已经变形的很厉害的网格进行分析，这时，在分析开始之前，就需要对 网格进行重画。在 ABAQUS CAE中的ale mesh control选项卡剩下的参数就三个了，即 boundary region smoothing下面的三个参数：(1) initial feature angle即初始检测角度的设置，当两个相邻的面的法向量大于该角度值的时候，这两个相 邻面形成的corner将被检测出来，在

15、sweep时，网格不允许通过这个corner小于的话就说明，该 corner足够圆滑，网格可以通过，当然，该 corner应该是具有 活性的，对 corner活性的控制由下面一个参数(Transition feature angle)控制，否则也不会被考虑。(2) Transition feature angle控制被检测出的corner的活性的，如果被检测处的corner的两面法线夹角大于该值则该corner在ale过程中是会被考虑的，否则就不会考虑。(3) Mesh constraint angle控制分析过程的一个角度参数，一般大于45度，设为默认值就可以，在分析过程中，当网格内某一个角度大于该参数值时，分析终止，文档有详细介绍。第三部分 ALE adaptive mesh constraint网格约束方面的控制该部分比较复杂，内容很多，我理解得也不清楚，望有高手指教。5个增量步进行一次 remesh,ALE具体过程可由下图表示：mesh