LS-DYNA 流固耦合算法关键字详解

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导言:

各位朋友在做爆炸、冲击等专题内容时,大部分情况下会采用流固耦合算法,比如隧道爆破开挖,水中爆炸,土中的爆炸,混凝土抗爆等,流体材料一般采用ALE算法,而固体材料一般采用拉格朗日算法,如果要发生相互作用,则需要流固耦合,在LS-DYNA中,流固耦合通过关键字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID实现,下面就详细介绍该关键字的用法。

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

Purpose: This command provides the coupling mechanism for modeling Fluid-Structure Interaction (FSI). The structure can be constructed from Lagrangian shell and/or solid entities. The multi-material fluids are modeled by ALE formulation.

该命令提供了对液体-结构相互作用进行建模的耦合机制。结构能够从拉格朗日壳体和/或固体实体中建模,多组分材料液体由ALE公式建模。

Card 1 1 2 3 4 5 6 7 8
Variable SLAVE MASTER SSTYP MSTYP NQUAD CTYPE DIREC MCOUP
Type I I I I I I I I
Default none none 0 0 0 2 1 0
Card 2 1 2 3 4 5 6 7 8
Variable START END PFAC FRIC FRCMIN NORM NORMTYP DAMP
Type F F F F F I I F
Default 0.0 1.0e10 0.1 0.0 0.5 0 0 0.0

SLAVE:从集合ID,定义一个拉格朗日或从结构的part,part集或部分集合ID(见*PART,*SET_PART或*SET_SEGMENT)

MASTER:主集合ID,定义一个ALE或主固体单元的part或part集(见*PART,*SET_PART)

SSTYP:从集合类型 =0时为Part集ID(PSID),=1时为Part ID(PID),=2时为部分集ID(SGSID)

MSTYP:主集合类型 =0时为Part集ID(PSID),=1时为Part ID(PID)

NQUAD:分布在每个拉格朗日表面片段的耦合点数目

CTYPE:液体-结构耦合方法,约束方法1,2,3在MMP中不支持

=1:约束加速度

=2:约束加速度和速度(默认值)

=3:只约束法向方向的加速度和速度

=4:壳单元(有或没有侵蚀)和实体(无侵蚀)单元罚函数耦合

注意:对于刚性从Parts必须使用CTYPE=4

=5:在拉格朗日实体中(实体单元或厚壳体)允许侵蚀的罚函数耦合

=6:为安全气囊建模设计的罚函数耦合

=11:用来将拉格朗日多孔壳体耦合到ALE材料的耦合

=12:用来将拉格朗日多孔实体耦合到ALE材料的耦合

DIREC:对于CTYPE=4,5,6,耦合方向

=1:法向,压缩和拉伸

=2:法向,只有压缩

=3:所有方向

PFAC:罚因子

根据上述解释,下列卡片不难看出其意思

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

$ SLAVE MASTER SSTYP MSTYP NQUAD CTYPE DIREC MCOUP

1 2 0 0 0 5 3 0

$ START END PFAC FRIC FRCMIN NORM NORMTYP DAMP

0 0 0.15

*SET_PART_{OPTION1}_{OPTION2}

OPTION1可用选项有

<BLANK>

LIST

COLUMN

LIST_GENERATE

LIST_GENERATE_INCREMENT

OPTION2可用选项有:

COLLECT

目的:定义具有可选特性的一组Parts,对于COLUMN选项,查看*AIRBAG或*CONSTRAINED_RIGID_BODY_STOPPERS

Card1 该卡片必选

Card 1 1 2 3 4 5 6 7 8
Variable SID DA1 DA2 DA3 DA4 SOLVER    
Type I F F F F A    
Default none 0. 0. 0. 0.0 MECH    

SID:集合ID,所有的part集应该有一个特有的集合ID

DA1:第一特性默认值

DA2:第二特性默认值

DA3:第三特性默认值

DA4:第四特性默认值

SOLVER:使用这个集合的求解器名称(MECH,CESE等)

Card2a当且仅当OPTION未设置或为LIST时需要包含该卡片

Card 2a 1 2 3 4 5 6 7 8
Variable PID1 PID2 PID3 PID4 PID5 PID6 PID7 PID8
Type I I I I I I I I

PARTi:第i个PART

炸药由土壤内部爆炸的分析中,数值模型由炸药、土壤层、空气和混凝土板4部分组成,其中炸药、土壤和空气3种材料采用欧拉网格建模,单元使用多物质ALE算法,混凝土板采用拉格朗日网格建模,混凝土板与空气和土壤材料间采用耦合算法。

炸药:组分1 Part ID 1

土壤:组分2 Part ID 2

空气:组分3 Part ID 3

混凝土板:组分4 Part ID 4

结合关键字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID的解释,再来看下列语句的意思

$

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

$ SLAVE MASTER SSTYP MSTYP NQUAD CTYPE DIREC MCOUP

1 2 0 0 0 5 3 0

$ START END PFAC FRIC FRCMIN NORM NORMTYP DAMP

0 0 0.15

*SET_PART_LIST
1
4
*SET_PART_LIST
2
2 3
$

上述语句的意思为定义ID为1的Part集,其包含Part4(混凝土板);定义ID为2的Part集,其包含Part2(土壤)和Part3(空气),而从Part集为混凝土板,主Part集为土壤和空气,可以理解为土壤和空气受到爆炸后作用在混凝土板上,使用ALE算法多材料组分算法进行计算。

以上内容转载自 知乎 龙飞宇文章,点击此处直达

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