关于共节点法爆炸模拟的讨论

Jillian

ALE、Lagrange、Euler是数值模拟中处理连续体的广泛应用的三种方法，这三种处理连续体的方法各有优长，现分述如下：
Lagrange方法多用于固体结构的应力应变分析，这种方法以物质坐标为基础，其所描述的网格单元将以类似“雕刻”的方式划分在用于分析的结构上，即是说采用Lagrange方法描述的网格和分析的结构是一体的，有限元节点即为物质点。采用这种方法时，分析结构的形状的变化和有限单元网格的变化完全是一致的(因为有限元节点就为物质点)，物质不会在单元与单元之间发生流动。这种方法主要的优点是能够非常精确的描述结构边界的运动，但当处理大变形问题时，由于算法本身特点的限制，将会出现严重的网格畸变现象，因此不利于计算的进行。


Euler方法以空间坐标为基础，使用这种方法划分的网格和所分析的物质结构是相互独立的，网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动，有限元节点即为空间点，其所在空间的位里在整个分析过程始终是不变的。很显然由于算法自身的特点，网格的大小形状和空间位置不变，因此在整个数值模拟过程中，各个迭代过程中计算数值的精度是不变的。但这种方法在物质边界的捕捉上是困难的。多用于流体的分析中。使用这种方法时网格与网格之间物质是可以流动的。


ALE方法最初出现于数值模拟流体动力学问题的有限差分方法中。这种方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特长，即首先在结构边界运动的处理上它引进了Larange方法的特点，因此能够有效的跟踪物质结构边界的运动;其次在内部网格的划分上，它吸收了Euler的长处，即是使内部网格单元独立于物质实体而存在，但它又不完全和Euler网格相同，网格可以根据定义的参数在求解过程中适当调整位置，使得网格不致出现严重的畸变。这种方法在分析大变形问题时是非常有利的。使用这种方法时网格与网格之间物质也是可以流动的。


上面图中混凝土均采用Lag算法，炸药依次采用Lag、Euler和ALE算法，注意观察炸药和混凝土网格的变化，相信会对这三种算法算法有更深的感悟，注意采用ALE算法时，由于视角文体，图中给出的看不到边界的运动，换个视角可以看到"
下附K文件，更改算法即可
ex_lag.rar (1.47 MB, 下载次数: 0)

2015-9-25 22:32 上传

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另外，不建议不同的算法采用共节点，为了对比说明几种算法的不同，模拟中采用了不同的算法共节点，所以会有以下警告
*** Warning 302 (KEY+302)
     CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 1
     The default hourglass properties of the following
     ALE part are being modified to avoid unnecessary
     application of hourglass forces.
     Resetting coefficient qm=1.0e-6.
     PART ID 1 with
     MATERIAL ID 1 and
     EOS ID 1
     This is PART 1 in the order of input

*** Warning 302 (KEY+302)
     CHECKING MATERIAL INPUT Part ID= 2
     The default hourglass properties of the following
     ALE part are being modified to avoid unnecessary
     application of hourglass forces.
     Resetting coefficient qm=1.0e-6
     PART ID 2 with
     MATERIAL ID 2 and
     EOS ID 22
     This is PART 2 in the order of input
*** Warning 5123 (SOL+123)
     There are 2107 nodes shared by ALE eleform 11/12
     and other Non_ALE eleforms.
由于图较大，采取了分段压缩，可以下载查看。从图中可以看出，后来的网格网格变形很大，到68us时，出现了速度无穷大的现象，因此也说明了LAG算法和共节点不适合大变形的模拟。
d3plot_gjd_kq_lag_ale_001.part1.rar (2 MB, 下载次数: 0, 售价: 2 点体能)

2015-9-25 22:30 上传

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d3plot_gjd_kq_lag_ale_001.part2.rar (989.55 KB, 下载次数: 0)

2015-9-25 22:31 上传

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ex_air_concrete.rar (1.52 MB, 下载次数: 0)

2015-9-25 22:31 上传

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