BLOG Mô phỏng và Thiết kế, CAD/CAE, Engineering

Discussion in 'CAE & CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG' started by Pathétique, Jun 27, 2016.

  1. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    Cháu làm thiết kế bên offshore gần 6 năm (công ty PVE) nên chưa có dịp tìm hiểu bên hàng không. Vững nghề cháu sẽ chuyển qua tìm hiểu mảng CFD và hàng không.
     
  2. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Jan 29, 2019
    Offshore : Chân đứng dưới nước, đầu ngóng lên trời ... sóng gió giông bảo đều hứng đủ !! Phải tìm hiểu gấp về động học của nước và gió ...tác dụng vào công trình ! Tính toán, thiết kế thế nào ?
    Thử tìm xem Abaqus CEL, Ansys ALE, LS-Dyna MMALE là gì ?? và giãi thích được, biết cách áp dụng vào thực tế ... chóng thành "thánh giống ở VN"
    Có Bác Ngọ dân BK, là chuyên gia Offshore cao cấp bên Pháp đã thực hiện công trình Offshore lớn, ở cửa biển Canada ... Duc Dinh có biết không ??
     
    Duc Dinh likes this.
  3. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    Thú thực cháu còn nhỏ bé, cháu chưa biết Bác Ngọ. Cháu cũng mong anh em Bách Khoa Hà Nội và Bách Khoa TP.HCM (cháu học BK.HCM cả ĐH và Master) ngày càng mạnh về mảng này.
    Abaqus CEL cháu cũng nắm được một chút về kiểu phân tích này. Còn Ansys ALE và LS-Dyna MMALE thì cháu chưa tìm hiểu. Cháu tự học CAE chứ công ty chưa bao giờ cho đi học hay thuê thầy về dạy bác Umy ạ.
     
  4. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Jan 29, 2019
    Anh Duc Dinh cho biết chút nào về Abaqus CEL, có làm bài tập thí dụ nào ?

    KS PhamNgocQuy - Kỹ Thuật Phú Thọ (Tiền thân của BK.HCM); Offshore Hibernia. : đảo dầu thiết kế đăc biệt chịu đựng được va chạm với tảng băng.(Động lực học Impact )
    http://offshore.vn/threads/nguoi-viet-thiet-ke-ky-quan-the-gioi.8160/
    https://www.rfa.org/vietnamese/news...engineer-pham-ngoc-quynh--11062009133543.html
     
    Duc Dinh and Persious like this.
  5. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    Cháu đã dịch documentation của Abaqus ra để dễ hiểu hơn.

    TÀI LIỆU THAM KHẢO
    [1] Abaqus Analsysis User’s Manual 6.12, “Eulerian Analyses,” Section 14.
    [2] Abaqus/CAE User’s Manual 6.12, “Eulerian Analyses,” Section 28.
    [3] Abaqus Benchmarks Manual 6.12, “Eulerian analysis of a collapsing water column,” Section 1.7.1.
    [4] Abaqus Benchmarks Manual, “Deflection of an elastic dam under water pressure,” Section 1.7.2.
    [5] Abaqus Example Problems Manual, “Rivet forming,” Section 2.3.1
    [6] Abaqus Example Problems Manual, “Impact of a water-filled bottle,” Section 2.3.2.

    1 PHÂN TÍCH EULER
    1.1 Phân tích Euler trong Abaqus Analsysis User’s Manual 6.12
    1.1.1 Tổng quan
    Trong phân tích Lagrange truyền thống, các node được cố định bên trong vật liệu, và các phần tử biến dạng khi vật liệu biến dạng. Phần tử Lagrange luôn điền đầy 100% vật liệu đơn (chỉ một vật liệu), do đó biên vật liêu trùng với biên của một phần tử.

    Ngược lại, trong phân tích Euler các node được cố định trong không gian, và vật liệu chảy xuyên qua các phần tử mà không biến dạng. Phần tử Euler có thể không điền đầy vật liệu 100% – có thể là một phần hoặc trống hoàn toàn. Do đó, biên của vật liệu Euler phải được tính toán qua mỗi bước thời gian gia tải và nhìn chung không tương ứng với biên của phần tử. Lưới Euler đơn giản thường là lập phương được xây mở rộng về phía biên vật liệu Euler, để không gian vật liệu di chuyển trong lưới và biến dạng. Nếu vật liệu Euler di chuyển ra ngoài lưới Euler, khi mô phỏng vật liệu đó bị mất.

    Vật liệu Euler có thể tương tác với phần tử Lagrange thông qua tiếp xúc Euler-Lagrange, mô phỏng sử dụng kiểu tiếp xúc này thường được gọi tên là phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL là viết tắt của Coupled Eulerian-Lagrangian). Với công năng này, dễ dàng sử dụng đặc tính general contact trong Abaqus/Explicit cho phép mô phỏng các cặp đa vật thể như là tương tác lưu chất-kết cấu.

    1.1.2 Ứng dụng
    Phân tích Euler hiệu quả cho những ứng dụng có liên quan đến biến dạng cực lớn, bao gồm dòng lưu chất. Nếu những ứng dụng này sử dụng phần tử Lagrange truyền thống thì phần tử Lagrange trở nên quá méo và mất đi độ chính xác. Bài toán chất lỏng dập dềnh, dòng khí, và bài toán lấn sâu, tất cả các bài toán này phân tích Euler có thể đảm nhận một cách hiệu quả. Tiếp xúc Euler-Lagrange cho phép vật liệu Euler kết hợp với phân tích Lagrange phi tuyến truyền thống.

    Sử dụng phân tích Euler để phân tích biến dạng lớn được thảo luận trong bài toán “TẠO HÌNH ĐINH TÁN”, sử dụng tiếp xúc cặp Euler-Lagrange trong ứng dụng tương tác lưu chất-kết cấu được minh họa trong bài toán “VA CHẠM CỦA CHAI CHỨA ĐẦY NƯỚC”, phân tích cột nước trong bài toán “PHÂN TÍCH EULER CỘT NƯỚC BỊ SỤP” và độ võng của đập đàn hồi chịu áp lực nước trong bài toán “ĐỘ VÕNG CỦA ĐẬP ĐÀN HỒI CHỊU ÁP LỰC NƯỚC”.

    1.1.3 Tỉ lệ thể tích Euler (Eulerian volume fraction)
    Việc thi hành phân tích Euler trong Abaqus/Explicit dựa vào phương pháp thể tích lưu chất. Trong phương pháp này, vật liệu được theo dõi là chất lỏng chảy xuyên qua lưới bằng cách tính toán tỉ lệ thể tích (EVF) trong mỗi phần tử. Theo định nghĩa, nếu một vật liệu điền đầy một phần tử hoàn toàn, tỉ lệ thể tích của nó bằng 1.0, nếu không có vật liệu hiện diện bên trong phần tử, tỉ lệ thể tích bằng 0.

    Phần tử Euler có thể đồng thời chứa nhiều hơn một vật liệu. Nếu tổng tỉ lệ thể tích của tất cả vật liệu trong một phần tử nhỏ hơn 1, những chỗ trống còn lại trong phần tử đó tự động được điền vật liệu trống (không có vật liệu). Vật liệu trống không có khối lượng cũng không có sức bền.

    1.1.4 Giao diện vật liệu
    Dữ liệu tỉ lệ thể tích được tính toán cho mỗi vật liệu Euler trong một phần tử. Trong mỗi bước gia thời gian, biên của mỗi vật liệu Euler sẽ được xây dựng lại nhờ sử dụng những dữ liệu này. Thuật toán tái xây dựng giao diện xấp xỉ biên vật liệu trong một phần tử là các bề mặt phẳng nhỏ đơn giản (phương pháp Euler chỉ được tiến hành cho phần tử 3D). Giả thiết này tạo ra bề mặt vật liệu xấp xỉ đơn giản có thể không liên tục giữa các phần tử kế cận. Do đó, chỉ có thể xác định chính xác vị trí của vật liệu cho những hình học đơn giản, độ phân giải lưới mịn là bắt buộc trong hầu hết các phân tích Euler.

    Sự không liên tục trong bề mặt của vật liệu Euler có thể dẫn tới cấu hình vật lý không lý tưởng khi hiển thị kết quả trong phân tích Euler. Abaqus/CAE ứng dụng một thuật toán lấy giá trị trung bình node để ước tính nó lý tưởng hơn, nên bề mặt liên tục hơn khi hiển thị. Để biết thêm thông tin về hiển thị giao diện vật liệu trong một mô hình Euler, xem “Xem kết quả của phân tích Euler”.

    1.1.5 Định nghĩa mặt cắt Euler (Eulerian section)
    Định nghĩa mặt cắt Euler liệt kê tất cả các vật liệu có thể xuất hiện trong một phần tử Euler. Vật liệu trống tự động xuất hiện trong bảng kê này.

    Bảng kê vật liệu hỗ trợ một instance tên gọi vật liệu tùy chọn. Tên của instance vật liệu phải nhận diện được tất cả các vật liệu nếu bạn sử dụng nhiều hơn một vật liệu. Tên của vật liệu được sử dụng lại là hữu ích, ví dụ trong mô phỏng hỗn hợp, chuyển động của giao diện vật liệu được tính toán: nước trong bể có thể được chia ra để tạo các instance vật liệu tên là “water_left” và “water_right”, và sự biến hóa của giao diện giữa các vật liệu này có thể được mô phỏng.

    Mặc định, tất cả các phần tử Euler ban đầu được điền đầy bằng vật liệu trống, bất chấp cả việc gán mặt cắt. Bạn phải đưa vật liệu không trống vào lưới Euler bằng cách sử dụng điều kiện ban đầu (initial condition).

    1.1.6 Biến dạng lưới Euler
    Thuật toán bước gia thời gian Euler dựa trên sự phân chia toán tử của phương trình chủ đạo, kết quả thu được trong pha Lagrange truyền thống được chuyển đổi thành Euler. Công thức này được gọi là “Lagrange-plus-remap”. Trong pha Lagrange bước gia thời gian biến dạng bị hoãn lại, các phần tử với biến dạng lớn được tự động chia lưới lại, và dòng vật liệu tương ứng giữa các phần tử kế cận được tính toán.

    Vào cuối pha Lagrange của mỗi bước gia thời gian, một dung sai được sử dụng để xác định phần tử nào biến dạng nhiều. Sự kiểm tra này cải thiện hiệu quả bằng cách cho phép các phần tử đó một ít hoặc không có biến dạng nào để duy trì tính bất hoạt trong pha Euler. Các phần tử bất hoạt này thường không có tác động lên hiển thị của một phân tích Euler. Tuy nhiên, vẽ một lưới Euler sử dụng hệ số phóng lớn biến dạng có thể truy tìm được biến dạng nhỏ của các phần tử nằm trong dung sai biến dạng.

    1.1.7 Sự bình lưu vật liệu Euler
    Khi vật liệu chảy xuyên qua lưới Euler, các biến trạng thái được truyền giữa các phần tử bằng sự bình lưu. Các biến được giả sử là tuyến tính hoặc không đổi trong mỗi phần tử cũ, sau đó các giá trị này được tích phân trên các phần tử mới sau khi lưới được chia lại. Giá trị mới của biến này được tìm thấy bằng cách chia giá trị tích phân cho thể tích vật liệu hoặc khối lượng trong phần tử mới.

    1.1.8 Bình lưu bậc 2
    Bình lưu bậc 2 giả sử một phân bố tuyến tính của biến trong mỗi phần tử cũ. Để xây dựng phân bố tuyến tính, nội suy bậc 2 được xây dựng từ các giá trị hằng ở các điểm tích phân của phần tử chính giữa và các phần tử lân cận. Một phân bố tuyến tính thử nghiệm được tìm thấy bằng cách lấy đạo hàm hàm bậc 2 để tìm ra độ dốc ở điểm tích phân của phần tử chính giữa. Phân bố tuyến tính thử nghiệm của phần tử chính giữa bị giới hạn bằng cách giảm độ dốc cho tới giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất nằm trong dải giá trị hằng ban đầu trong các phần tử lân cận. Quá trình này được gọi là giới hạn dòng và cần thiết để đảm bảo sự bình lưu là đơn điệu.

    Bình lưu bậc 2 thường được dùng mặc định, và nó được đề xuất cho tất cả các bài toán, bao gồm từ quasi-static cho tới transient dynamic.

    1.1.9 Bình lưu bậc 1
    Bình lưu bậc 1 giả sử một giá trị hằng của biến trong phần tử cũ. Phương pháp này đơn giản là có thể tính toán hiệu quả. Tuy nhiên, nó có khuynh hướng phân tán các griadient nhọn theo thời gian. Do đó, kỹ thuật này chỉ nên sử dụng như là một phương pháp tính toán hiệu quả trong mô phỏng quasi-static. Phương pháp bình lưu bậc 1 không thể được sử dụng trong Abaqus/CAE.

    1.1.10 Giảm bước gia thời gian ổn định dựa vào tốc độ bình lưu
    Cỡ bước gia thời gian ổn định được điều chỉnh tự động để ngăn vật liệu từ dòng băng qua nhiều hơn một phần tử trong mỗi bước gia. Khi tốc độ vật liệu đạt đến tốc độ âm thanh (ví dụ mô phỏng liên quan tới blast và shock), những ràng buộc về cỡ bước thời gian có thể cần thiết để duy trì sự chính xác và tính ổn định. Bạn có thể chỉ định tỉ số giới hạn dòng để ràng buộc cỡ bước gia thời gian ổn định mà vật liệu có thể chảy qua chỉ là tỉ số của một phần tử trong mỗi bước gia. Tỉ số giới hạn dùng chảy mặc định là 1.0, giá trị đề xuất nằm trong dải từ 0.1 tới 1.0.

    1.1.11 Điều kiện ban đầu
    Bạn có thể áp dụng điều kiện ban đầu (initial condition) cho các node và phần tử Euler theo cách được sử dụng cho các node và phần tử Lagrange. Ứng suất, nhiệt độ, và vận tốc là những ví dụ chung. Thêm vào đó, hầu hết các phân tích Euler có yêu cầu đầu tiên là vật liệu Euler.

    Các phần tử Euler ban đầu mặc định là vật liệu trống. Bạn có thể dùng điền kiện ban đầu để đổ vào các phần tử Euler một hoặc nhiều hơn một vật liệu đã được liệt kê khi định nghĩa mặt cắt Euler. Bằng cách đổ vật liệu vào các phần tử, bạn có thể tạo ra hình dạng ban đầu của mỗi vật liệu Euler.

    Để đổ vật liệu vào một phần tử Euler, bạn phải định nghĩa tỉ lệ thể tích ban đầu cho mỗi instance vật liệu đã có. Vật liệu được đổ vào cho tới khi tỉ lệ thể tích đạt được bằng 1.0, nếu nhiều vật liệu hơn sẽ không điền nữa. Điều kiện ban đầu chỉ áp dụng ở giai đoạn đầu của một phân tích, trong suốt quá trình phân tích vật liệu biến dạng theo tải trọng tác dụng, và tỉ lệ thể tích được tính toán lại tương ứng.

    Cách thực hiện:

    1. Từ mô đun Load bấm chuột phải chọn Create Predefined Field.

    2. Step chọn Initial.

    3. Category chọn Other.

    4. Types for Selected Step chọn Material Assignment.

    1.1.12 Điều kiện biên
    Mặc định vật liệu Euler có thể chảy tự do ra vào miền Euler thông qua lớp biên của lưới. Bạn có thể ràng buộc các bậc tự do của các node Euler để ràng buộc sự chảy vật liệu. Ví dụ, bạn có thể định nghĩa thành của lưu chất điển hình là “dính” hoặc “trượt” bằng cách ràng buộc vuông góc hoặc tiếp tuyến với lớp biên. Do các node Euler tự động định lại vị trí khi vật liệu Euler chuyển đổi pha. Bạn không thể áp dụng điều kiện biên định mức cho chúng.

    Bạn có thể sử dụng điều kiện vận tốc hoặc gia tốc định mức lên các node Euler để kiểm soát dòng vật liệu. Vận tốc hoặc gia tốc định mức được cài đặt trong một khung Euler, do đó vận tốc vật liệu sẽ đạt giá trị định mức khi vật liệu băng qua node Euler. Nếu vận tốc hướng ra ngoài tại lớp biên lưới Euler, thì hoặc là do điều kiện định mức, hoặc là bản chất của một cân bằng động, vật liệu có thể chảy ra khỏi trường Euler. Vật liệu này bị mất khỏi mô phỏng, và tương ứng khối lượng tổng và năng lượng sẽ giảm.

    Tương tự, nếu vận tốc hướng vào trong lớp biên, dòng chảy vào hoặc vật liệu đi vào miền Euler sẽ xuất hiện. Khi vật liệu chảy vào trong một phần tử thông qua mặt biên, lưu chất vật liệu và trạng thái của mỗi vật liệu chảy vào được cân bằng với các vật liệu đã có sẵn trong phần tử. Ví dụ, nếu một phần tử chứa 60% nước nóng và 40% không khí lạnh và pháp tuyến của giao diện song song với bề mặt biên, vận tốc dòng vào sẽ đưa vào một hỗn hợp chưa 60% nước nóng là 40% không khí lạnh. Trong trường hợp này sẽ xuất hiện sự tăng khối lượng tổng và năng lượng tương ứng.

    Bạn có thể định nghĩa dòng vào và dòng ra ở biên miền Euler, như mô tả trong “Defining Eulerian boundaries,” Section 14.1.2.

    1.1.13 Tải trọng
    Bạn có thể đặt tải trọng lên các node, phần tử và bề mặt giống như việc đặt tải lên chi tiết Lagrange. Tải trọng Euler tác dụng lên khung Euler, chúng tác động lên vật liệu Euler khi chúng đi qua điểm tác dụng của tải trọng.

    1.1.14 Lựa chọn vật liệu
    Bạn có thể định nghĩa đặc tính vật liệu cho phân tích Euler giống như phân tích Lagrange. Chất lỏng và khí có thể mô hình sử dụng phương trình trạng thái vật liệu (xem “Equation of state,” Section 25.2.1). Vật liệu dị hướng không được hỗ trợ vì sự không chính xác của dữ liệu trong việc định hướng khi vật liệu chuyển đổi. Nứt giòn không được hỗ trợ vì các dạng hư hỏng là dị hướng. Vật liệu siêu đàn hồi có thể được sử dụng trong phân tích Euler, nhưng do sự không chính xác của gradient biến dạng khi vật liệu chuyển đổi, những vật liệu này có thể không phục hồi hoàn toàn hình dạng ban đầu sau khi bỏ tải trọng, sự không chính xác tương tự cũng ảnh hưởng bởi vật liệu mà người dùng định nghĩa. Vật liệu xốp khối lượng riêng thấp cũng không được hỗ trợ (“Low-density foams,” Section 22.9.1).

    Phân tích Euler cho phép vật liệu chịu biến dạng cực lớn mà phân tích Lagrange bị giới hạn do méo lưới. Do đó, định nghĩa vật liệu thông qua phạm vi biến dạng hoàn toàn đặc biệt quan trọng, thường yêu cầu định nghĩa của ứng xử phá hủy.

    Hư hỏng của vật liệu đẳng hướng được hỗ trợ sử dụng các biến hư hỏng để đặc trưng hóa mức độ hư hỏng. Sự xóa phần tử được ngăn chặn trong mặt cắt Euler do vật liệu không bị phá hủy có thể sẽ chảy vào phần tử hỏng. Mô hình hư hỏng cắt cũng không được hỗ trợ.

    Khối lượng Rayleigh tỉ lệ với giảm chấn cũng không được hỗ trợ.

    1.1.15 Phần tử
    Phương pháp Euler được tiến hành cho kiểu phần tử đa vật liệu EC3D8R và kiểu phần tử đa vật liệu cặp nhiệt EC3D8RT. Phương trình đáp ứng cơ học của những phần tử này dựa vào phần tử Lagrange C3D8 với sự mở rộng cho phép nhiều vật liệu và hỗ trợ chuyển đổi pha vật liệu Euler. Phương trình áp dụng tương tự biến dạng tương đối tới mỗi vật liệu trong phần tử, sau đó cho phép ứng suất và các dữ liệu trạng thái khác khai triển độc lập trong mỗi vật liệu. Những ứng suất này được kết hợp sử dụng dữ liệu tỉ lệ thể tích để tạo ra giá trị trung bình cho phần tử, được tích phân để thu lực node. Tương tự, phương trình đáp ứng nhiệt cho phần tử cặp nhiệt dựa vào phần tử Lagrange C3D8RT với sự mở rộng cho phép nhiều vật liệu với đặc tính nhiệt khác nhau và hỗ trợ bình lưu nhiệt độ. Tất cả các vật liệu có cùng nhiệt độ và đặt tính nhiệt (như là độ dẫn nhiệt và nhiệt dung) được tính thể tích trung bình trước khi sử dụng để giải phương trình truyền nhiệt đơn cho mô hình nhiều vật liệu.

    Giá trị trung bình của một phần tử của dữ liệu trạng thái khác được tính toán tương tự cho mục tiêu truy xuất output.

    Phần tử Euler EC3D8R và EC3D8RT yêu cầu 8 node. Các phần tử suy biến không được hỗ trợ. Phương pháp Euler không được tiến hành cho những phần tử 2D. Phần tử đối xứng trục có thể được mô phỏng sử dụng lưới hình nêm và điều kiện biên đối xứng.

    Mặc định các phần tử Euler sử dụng kiểm soát đồng hồ nhớt. Kiểm soát đồng hồ mặc định là không cho phép đối với chất lỏng không có tính nén sử dụng phương trình vật liệu trạng thái. Những lựa chọn này có thể hiệu chỉnh bằng cách sử dụng section control (xem “Section controls,” Section 27.1.4).

    1.1.16 Ràng buộc
    Do các node Euler tự động định lại vị trí khi vật liệu Euler chuyển đổi pha, bạn không thể sử dụng các node Euler giống như các phần tử trong mô hình Lagrange. Tuy nhiên, ràng buộc giữa các vật liệu Euler và chi tiết Lagrange có thể được mô hình bằng cách sử dụng giao diện tiếp xúc chặt (tie contact).

    1.1.17 Tương tác
    Các instance vật liệu Euler tương tác với nhau bởi ứng xử dính. Sự dính này xuất hiện do giả thiết động lực học là một trường biến dạng đơn được tác dụng lên tất cả các vật liệu trong một phần tử. Ứng suất kéo có thể truyền qua giao diện giữa các vật liệu Euler, và không có sự trượt xuất hiện tại những giao diện này. Ứng xử tiếp xúc Euler-Euler có thể hợp lý trong một số tình huống, như là mô phỏng đầu đạn găm vào tấm thép. Sự mòn của bề mặt đầu đạn găm vào thép được bắt dính bởi ứng xử dính mà các phần tử Euler ở giao diện đầu đạn-thép. Chuyển động tương đối dọc theo giao diện này sẽ chỉ xuất hiện do trượt của vật liệu chính.

    Tiếp xúc Euler-Euler mặc định xuất hiện trong phân tích Euler, bạn không cần phải định nghĩa tương tác tiếp xúc (contact interactions) giữa các vật liệu Euler.

    Những tương tác tiếp xúc phức tạp hơn có thể mô phỏng được khi một trong các vật thể tiếp xúc được mô hình sử dụng phần tử Lagrange. Công năng mạnh mẽ này hỗ trợ cho nhiều ứng dụng như là tương tác lưu chất-kết cấu, những nơi mà lưu chất Euler tiếp xúc với kết cấu Lagrange.

    Thi hành tiếp xúc Euler-Lagrange là một mở rộng của general contact trong Abaqus/Explicit. Đặc tính general contact mô hình và mặc định ứng dụng trong tiếp xúc Euler-Lagrange (xem “Mechanical contact properties: overview,” Section 36.1.1). Ví dụ, ứng suất kéo mặc định là không được truyền qua giao diện tiếp xúc Euler-Lagrange, và hệ số ma sát giao diện bằng 0. Chỉ định tiếp xúc tự động cho mô hình Euler-Lagrange cho phép tương tác giữa các kết cấu Lagrange và tất cả các vật liệu Euler trong mô hình. Bạn cũng có thể sử dụng bề mặt Euler (xem “Eulerian surface definition,” Section 2.3.5) để tạo ra những tương tác cho vật liệu cụ thể hoặc không gồm tiếp xúc giữa các bề mặt Lagrange và vật liệu Euler cụ thể.

    Cách thực hiện:

    1. Từ mô đun Interaction bấm chuột phải chọn Create Interaction.

    2. Type of Contact chọn General contact (Explicit).

    1.1.18 Phương trình tiếp xúc Euler-Lagrange
    Phương trình tiếp xúc Euler-Lagrange dựa trên phương pháp biên nhúng tăng cường. Trong phương pháp này kết cấu Lagrange bị chiếm chỗ trống bên trong lưới Euler. Thuật toán tiếp xúc tự động tính toán và theo dõi giao diện bên trong kết cấu Lagrange và vật liệu Euler. Ích lợi của phương pháp này là không cần tạo ra lưới phù hợp với miền Euler. Thực ra, lưới đơn giản của phần tử Euler thường thu được độ chính xác tốt nhất.

    Nếu vật thể Lagrange ban đầu được đặt bên trong lưới Euler, bạn phải đảm bảo là các phần tử Euler chứa vật liệu trống sau khi khởi tạo vật liệu. Trong phân tích vật thể Lagrange đẩy vật liệu ra khỏi phần tử Euler mà nó đi qua, và chúng trở thành điền đầy bằng vật liệu trống. Tương tư, vật liệu Euler chảy về phía vật thể Lagrange được ngăn không cho đi vào phần tử Euler. Phương trình này đảm bảo hai vật liệu không bao giờ chiếm chỗ nhau trong cùng không gian vật chất.

    Nếu vật thể Lagrange ban đầu được định vị bên ngoài lưới Euler, ít nhất một lớp phần tử Euler trống phải có mặt ở biên lưới Euler. Điều này tạo ra bề mặt tự do lên vật liệu Euler bên trong biên lưới Euler và tạo ra một nguồn vật liệu trống để thay thế vật liệu Euler được dẫn ra khỏi các phần tử phía trong. Vài lớp của phần tử trống điển hình được sử dụng các cho các bề mặt tự do để cho phép mô phỏng tạo hình lõm và bắn tóe trước khi vật liệu này rời khỏi miền Euler.

    Tiếp xúc Euler-Lagrange cũng hỗ trợ hư hỏng và ăn mòn trong vật thể Lagrange. Hư hỏng phần tử Lagrange có thể mở ra một lỗ ở bề mặt mà vật liệu Euler sẽ chảy vào. Khi mô hình hóa ăn mòn của một vật thể Lagrange, các bề mặt bên trong của vật thể solid phải dược bao gồm trong định nghĩa về mặt tiếp xúc (xem “Modeling surface erosion” in “Defining general contact interactions in Abaqus/Explicit,” Section 35.4.1).

    Ràng buộc tiếp xúc Euler-Lagrange bắt buộc sử dụng phương pháp penalty, tham số độ cứng penalty tự động được tối đa hóa phụ thuộc vào giới hạn ổn định.

    Tiếp xúc Euler-Lagrange hỗ trợ các tương tác nhiệt khi sử dụng phần tử Euler cặp nhiệt độ-chuyển vị EC3D8RT (coupled temperature-displacement Eulerian) trong phân tích động học cặp ứng suất-nhiệt độ (dynamic coupled thermal-stress). Tuy nhiên, bức xạ khe hở và độ dẫn nhiệt khe hở là một hàm của khe hở không được hỗ trợ.

    1.1.19 Kết quả đầu ra
    Bộ biến kết quả đầu ra của phần tử EVF tạo ra tỉ lệ thể tích Euler cho mỗi vật liệu trong định nghĩa mặt cắt Euler, bao gồm cả vật liệu trống. Thật quan trọng để yêu cầu kết quả đầu ra cho EVF trong tất cả các phân tích Euler do việc hiển thị các lớp biên vật liệu Euler là dựa vào tỉ lệ thể tích vật liệu.

    Biến kết quả đầu ra trường vật liệu Euler được phân biệt bằng việc thêm vào tên vật liệu vào tên trường cơ sở. Ví dụ, nếu bạn yêu cầu biến kết quả đầu ra là S (thành phần ứng suất) trong phân tích Euler liên quan đến instance vât liệu tên là “steel” và “tin”, bạn sẽ xem kết quả các ứng suất vật liệu riêng có tên là “S_steel” và “S_tin”.

    Vài dữ liệu trường tỉ lệ thể tích trung bình cũng có sẵn trong kết quả đầu ra. Ví dụ, biến kết quả đầu ra SVAVG cho giá trị của ứng suất đơn cho mỗi phần tử được tính như là tỉ lệ thể tích trung bình của ứng suất trên tất cả các vật liệu đại diện cho phần tử. Sử dụng những dữ liệu đầu ra tỉ lệ thể tích trung bình có ưu điểm là giảm kích cỡ bộ dữ liệu đầu ra cho trường hợp vài vật liệu được định nghĩa mặt cắt Euler. Xem “Abaqus/Explicit output variable identifiers,” Section 4.2.2 để hoàn thiện bản liệt kê biến kết quả đầu ra Euler.

    Biến kết quả đầu ra EVF và SVAVG được bao gồm trong bản liệt kê biến PRESELECT khi các phần tử Euler xuất hiện trong mô hình.

    Bạn cũng có thể yêu cầu thể tích được tính phân (VOLEUL) và khối lượng tích phân (MASEUL) bằng một bộ phần tử Euler cụ thể. Những biến kết quả đầu ra này là vật liệu cụ thể và được phân biệt bằng việc có thêm tên vật liệu vào tên biến.

    1.2 Những hạn chế
    Phân tích Euler phụ thuộc vào những hạn chế sau đây:

    · Điều kiện biên: Bạn không thể áp dụng điều kiện biên chuyển vị khác 0 định mức lên các node Euler.

    · Gắn liền với vật thể Lagrange: Bạn không thể gắn các phần tử Lagrange với các node Euler. Thay vào dó sử dụng giao diện tie contact.

    · Ràng buộc: Bạn không thể áp dụng các ràng buộc Lagrange (MPCs, …) lên các node Euler. Thay vào đó sử dụng giao diện tie contact.

    · Vật liệu: Vật liệu có hướng (không đẳng hướng, …) không được hỗ trợ cho phần tử Euler. Mô hình nứt giòn và phá hủy cắt cũng không được hỗ trợ. Khối lượng Rayleigh tỉ lệ giảm chấn không được hỗ trợ.

    · Phần tử: Phương trình Euler chỉ được thi hành phân tích cho phần tử EC3D8R và phần tử EC3D8RT.

    · Nhập phần tử: Phần tử Euler không có sẵn cho việc nhập.

    · Tiếp xúc hai cạnh: Sự lấn vật liệu Euler qua giao diện tiếp xúc có thể xuất hiện trong một số trường hợp liên quan đến vật liệu Euler tiếp xúc với phần tử vỏ hoặc màng mỏng Lagrange. Kiểu tiếp xúc này tạo ra sự phức tạp vì dấu của hướng pháp tuyến hướng ra ngoài phải được xác định một cách nhanh chóng khi vật liệu Euler tiếp xúc chạm với phần tử Lagrange, hoặc với cạnh của phần tử Lagrange. Bạn nên đơn giản hóa bài toán tiếp xúc bất cứ chỗ nào có thể bằng việc sử dụng các phần tử khối Lagrange thay vì dùng phần tử shell và membrance, do đó hướng pháp tuyến hướng ra ngoài của bề mặt phần tử khối là duy nhất. Ví dụ, nếu một mô hình bao gồm vật liệu Euler chảy xung quanh một vật cản Lagrange cứng tuyệt đối, chia lưới vật cản bằng phần tử solid sẽ tốt hơn phần tử shell.

    · Lấn tiếp xúc: Trong một số trường hợp vật liệu Euler có thể lấn sâu vào bề mặt tiếp xúc Lagrange ở gần các góc. Lấn nên được giới hạn một vùng bằng với kích cỡ phần tử Euler. Lấn có thể được giảm thiểu bằng cách làm mịn lưới Euler hoặc thêm các góc bo vào lưới Lagrange với bán kính bằng với kích cỡ lưới Euler cục bộ.

    · Kiểu tiếp xúc: Tiếp xúc Euler-Lagrange không hỗ trợ cho phần tử dầm (beam) Lagrange, phần tử ống (pipe) Lagrange, phần tử thanh (truss) Lagrange, hoặc bề mặt phân tích cứng tuyệt đối (analysis rigid surface). Tiếp xúc nhiệt cũng không được hỗ trợ.

    · Nhập tiếp xúc (import contact): Nhập trạng thái tiếp xúc Euler-Lagrange không được hỗ trợ.

    · Tiếp xúc nhiệt: Bức xạ nhiệt khe hỏ và đô dẫn nhiệt khe hở là một hàm của khe hở không được hỗ trợ.

    · Kết quả đầu ra tiếp xúc: Biến tiếp xúc là kết quả đầu ra chỉ dành cho bề mặt Lagrange của giao diện Euler-Lagrange.

    · Tải trọng bề mặt: Bạn không thể sử dụng bề mặt vật liệu Euler cho những tải trọng bề mặt chung. Tuy nhiên, tải trọng phân bố áp lực (pressure) có thể tác dụng lên bề mặt phần tử Euler.

    · Thu phóng khối lượng: Bạn không thể thu phóng khối lượng cho phần tử Euler.

    · Truyền nhiệt: Dùng phần tử cặp nhiệt-chuyển vị Euler EC3D8RT để mô hình một phân tích cặp nhiệt-ứng suất đầy đủ. Điều kiện đoạn nhiệt được giả thiết cho vật liệu Euler khi phần tử EC3D8R được sử dụng.

    · Kết quả đầu ra: Biến dạng tổng (LE) không có cho phần tử Euler trong trường hoặc output history, nhưng có thể truy cập nó thông qua ứng dụng chương trình con VGETVRM.

    1.3 Tổng quan phân tích Euler trong baqus/CAE User’s Manual 6.12
    Phân tích Euler thuần túy là kỹ thuật phần tử hữu hạn trong đó vật liệu được phép chảy qua biên phần tử của mạng lưới cứng. Trong nhiều phương trình phần tử hữu hạn truyền thống (cũng được gọi là kỹ thuật Lagrange), vật liệu gần như liên quan với lưới, và vật liệu chỉ di chuyển khi lưới biến dạng. Do chất lượng của phần tử liên quan với lưới biến dạng không hiện diện trong phân tích Euler. Kỹ thuật phân tích Euler có thể rất hiệu quả trong việc xử lý các bài toán liên quan tới biến dạng rất lớn, phá hủy vật liệu, hoặc bài toán lưu chất. Phân tích Euler có thể tiến hành trong các bước Dynamic, Explicit. Chi tiết được thảo luận trong khả năng và ứng dựng của phương pháp Euler, tham khảo “Phân tích Euler trong Abaqus Analsysis User’s Manual 6.12”.

    Kỹ thuật mô hình trong phân tích Euler thuần túy trong Abaqus/CAE rất khác so với kỹ thuật được mô hình trong phân tích Lagrange. Đáng chú ý là thay vì định nghĩa vài chi tiết và lắp ghép lại thành một mô hình hoàn thiện, mô hình Euler điển hình gồm một chi tiết Euler. Chi tiết này có thể có hình dạng tùy ý, đại diện cho miền mà vật liệu Euler có thể chảy được. Hình học của vật thể trong mô hình không cần thiết định nghĩa bằng chi tiết Euler, thay vào đó vật liệu được gán vào các vùng khác nhau trong instance chi tiết Euler để định nghĩa hình học của vật thể.

    Hình 1‑1 so sánh hai mô hình được tạo bằng kỹ thuật Lagrange và Euler. Trong mô hình Lagrange, hai chi tiết được mô hình, và mỗi chi tiết được gán một mặt cắt tham chiếu một vật liệu tương ứng. Trong mô hình Euler, một chi tiết đơn Euler được mô hình và gán một mặt cắt Euler. Mặt cắt Euler định nghĩa vật liệu có thể có trong chi tiết. Vật liệu được gán với các vùng khác nhau trong instance chi tiết, bất cứ vùng nào không được gán vật liệu sẽ được coi như là rỗng và không có đặc tính vật liệu.


    Hình 1‑1: Hai vật thể được mô hình bằng kỹ thuật Lagrange và kỹ thuật Euler

    Kỹ thuật phân tích Euler có thể ghép cặp với kỹ thuật Lagrange truyền thống để mở rộng chức năng mô phỏng trong Abaqus.

    Chia lưới thích nghi trong Lagrange-Euler tùy ý (ALE) là một kỹ thuật kết hợp hai đặc trưng của phân tích Lagrange và Euler trong cùng một lưới của chi tiết. Chia lưới thích nghi ALE điển hình được sử dụng để kiểm soát sự méo lưới cho những chi tiết Lagrange chịu biến dạng lớn, như là phân tích tạo hình. Hầu hết các phân tích lưới thích nghi ALE cũng có thể được tiến hành như các phân tích Euler thuần túy, nhưng một vài đặc trưng liên quan tới lưới Lagrange sẽ bị mất, để biết rõ hơn về so sánh chi tiết, xem “ALE adaptive meshing: overview,” Section 12.2.1 of the Abaqus Analysis User's Manual.

    Phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL) cho phép các vật thể Euler và Lagrange trong cùng một mô hình tương tác với nhau. Phân tích cặp Euler-Lagrange điển hình được dùng để mô hình tương tác giữa vật thể khối đặc (solid) và vật thể chảy dẻo hoặc lưu chất, như là khoan Lagrange đi xuyên qua đất Euler hoặc khí Euler bơm căng túi Lagrange. Phân tích Euler-Lagrange được thảo luận trong “Lắp ráp mô hình cặp Euler-Lagrange trong Abaqus/CAE”.

    Việc xem kết quả của phân tích Euler đòi hỏi một số kỹ thuật đặc biệt trong mô đun Visualization. Kỹ thuật này được thảo luận trong “Xem kết quả của phân tích Euler”.

    Trình tự để tạo một mô hình Euler trong Abaqus/CAE vào gồm các bước chung như sau:

    1. Trong mô đun Part, tạo một chi tiết kiểu Euler, định nghĩa vùng hình học bên trong chi tiết để vật liệu Euler có thể chảy. Để biết thêm chi tiết, xem “Choosing the type of a new part,” Section 11.19.3.

    2. Trong mô đun Part, có thể phân vùng (partitions) để đại diện cho biên ban đầu giữa các vật liệu khác nhau trong chi tiết. Những phân vùng này sẽ tác động lên lưới của chi tiết, và chúng chỉ cần thiết nếu bạn gán vật liệu không giống nhau ở các vùng. Để biết thêm chi tiết về gán vật liệu trong chi tiết Euler, xem “Gán vật liệu cho instance chi tiết Euler”, và “Defining a material assignment field,” Section 16.11.10.

    3. Trong mô đun Property, định nghĩa các vật liệu trong mô hình.

    4. Trong mô đun Property, định nghĩa và gán một mặt cắt Euler cho mô hình. Mặt cắt Euler quyết định vật liệu nào có thể hiện diện trong chi tiết Euler. Hình học của vật liệu trong chi tiết sẽ được định nghĩa trong mô đun Load, như thảo luận trong bước 7. Để biết thêm chi tiết, xem “Creating Eulerian sections,” Section 12.13.3.

    5. Trong mô đun Assembly, tạo một instance của chi tiết Euler.

    6. Trong mô đun Step, tạo trường yêu cầu kết quả đầu ra (field output request) cho biến đầu ra EVF. Đầu ra này là cần thiết để xem biến dạng vật liệu trong mô hình Euler. Để biết thêm thông tin, xem “Xem kết quả của phân tích Euler”.

    7. Trong mô đun Load, gán vật liệu trong Predefined Field để định nghĩa hình học vật liệu trong cấu hình ban đầu của instance chi tiết Euler. Để biết thêm thông tin, xem “Gán vật liệu cho instance chi tiết Euler” và “Defining a material assignment field,” Section 16.11.10.

    8. Trong mô đun Load, định nghĩa bất kỳ tải trọng hoặc điều kiện biên nào tác dụng lên mô hình. Do lưới trong chi tiết Euler là cứng, điều kiện biên định mức Lagrange truyền thống không dịch chuyển cùng với biến dạng của vật liệu, tải trọng và điều kiện biên được đặt vào bất kỳ vật liệu nào chiếm chỗ (hoặc di chuyển vào) trong vùng có điều kiện biên định mức. Điều kiện biên chuyển vị bằng 0 có thể được sử dụng dọc theo các bề mặt của instance chi tiết Euler để ngăn vật liệu Euler đi vào hoặc ra khỏi chi tiết. Điều kiện biên và ràng buộc dựa vào các chuyển vị node khác 0 không được sử dụng cho instance chi tiết Euler, điều kiện biên vận tốc hoặc predefined fields điển hình được sử dụng để định chuyển động ban đầu của mô hình Euler. Điều kiên biên Euler chuyên biệt cũng có thể được định nghĩa để kiểm soát dòng vật liệu vào biên của chi tiết Euler (xem “Defining an Eulerian boundary condition,” Section 16.10.21). Để biết thêm chi tiết về đặt tải trọng và điều kiện biên cho mô hình Euler, xem “Điều kiện biên”.

    9. Trong mô đun Mesh, tạo lưới lục diện cho chi tiết Euler. Mặc định những phần tử EC3D8R được phân bổ vào lưới. Sau khi tạo lưới thông thường, bạn có thể cắt bất kỳ phần tử không mong muốn để thuận lợi cho dòng vật liệu nhằm giảm thiểu kích cỡ mô hình và cải thiện hiệu quả phân tích.

    Một ví dụ mô hình phân tích cơ bản trong Abaqus/CAE nằm trong “Eulerian analysis of a collapsing water column,” Section 1.7.1 of the Abaqus Benchmarks Manual. Trình tự mô hình Euler phức tạp hơn, bao gồm việc gán vật liệu và tương tác cặp Euler-Lagrange phức tạp, được minh họa trong “Impact of a water-filled bottle,” Section 2.3.2 of the Abaqus Example Problems Manual.

    1.4 Lắp ráp mô hình cặp Euler-Lagrange trong Abaqus/CAE
    Abaqus cho phép bạn tạo mô hình gồm cả chi instance chi tiết Euler và instance chi tiết Lagrange. Khi phân tích cặp Euler-Lagrange, lưới Lagrange tương tác với các vật liệu chi tiết Euler. Phân tích cặp Euler-Lagrange điển hình cho kết quả nội suy của điều kiện tiếp xúc tốt hơn phân tích Euler, đặc biệt là tương tác giữa lưu chất và vật liệu khối đặc (solid). Trong hậu xử lý, vật thể khối đặc Lagrange trong phân tích Euler-Lagragne hiện lên để giữ hình dạng của nó tốt hơn vật thể tương tự trong phân tích Euler thuần túy.

    Trong phân tích Euler, nước có xu hướng dính vào bề mặt của gạch, và gạch xuất hiện biến dạng trong cấu hình cuối cùng. Biến dạng cuối cùng này là kết quả của việc tính toán tỉ lệ thể tích vật liệu được sử dụng cho vật liệu Euler, như đã thảo luận trong “Giao diện vật liệu”. Mặt khác, gạch Lagrange duy trì hình dạng của nó khi nó đi xuyên qua nước Euler và nước chảy quanh gạch.

    Phân tích cặp Euler-Lagrange cũng cho phép bạn tận dụng thế mạnh của cả hai kỹ thuật phân tích. Ví dụ: bạn có thể đặt tải lên vật thể Lagrange di chuyển qua vật liệu Euler để điều khiển mô hình phụ vật thể Lagrange.

    Để lắp ráp một mô hình cặp Euler-Lagrange trong Abaqus/CAE, tạo các instance của cả chi tiết Euler và chi tiết Lagrange trong cùng một bộ lắp. Phân tích cặp Euler-Lagrange có thể tiến hành trong các bước Dynamic, Explicit. Bạn phải tạo một định nghĩa general contact để cho phép tiếp xúc giữa các chi tiết Lagrange và Euler. Định nghĩa general contact cho phép tương tác giữa các bề mặt Lagrange và các instance vật liệu Euler trong mô hình (xem “Định nghĩa tiếp xúc trong mô hình Euler-Lagrange”, để biết thêm chi tiết). Các tương tác, tải trọng, điều kiện biên, và predefined field được áp dụng lên các chi tiết Lagrange và Euler theo cách bình thường.

    Hầu hết các trường hợp chi tiết Lagrange được lắp ráp bên trong instance chi tiết Euler. Khi các phần tử Lagrange và phần tử Euler và các node có thể chồng chéo, các phần tử 3 chiều Lagrange không thể chiếm cùng không gian như instance vật liệu Euler. Do đó, các chi tiết Lagrange phải được lắp trong vùng trống không có vật liệu Euler. Để mô hình instance chi tiết Lagrange 3 chiều bị bao quanh hoàn toàn bởi vật liệu Euler, sử dụng công vụ volume fraction tool để tạo trường gán vật liệu Euler gồm vùng trống tương ứng với instance chi tiết Lagrange (xem “Volume fraction tool” để biết thêm chi tiết).

    1.5 Định nghĩa tiếp xúc trong mô hình Euler-Lagrange
    Tiếp xúc trong phân tích cặp Euler-Lagrange phải được định nghĩa bằng general contact. Định nghĩa general contact cho phép tương các giữa các bề mặt chi tiết Lagrange và các bề mặt của các instance vật liệu Euler, tương các giữa các chi tiết Lagrange khác trong mô hình cũng được cho phép.

    Trong Abaqus/CAE bạn có thể sử dụng miền tiếp xúc toàn cục All* with self để buộc tiếp xúc giữa tất cả chi tiết Lagrange và tất cả các instance vật liệu Euler trong một mô hình. Ngoài ra, bạn có thể bao gồm hoặc loại trừ tiếp xúc giữa một bề mặt Lagrange và một instance vật liệu Euler cụ thể. Các instance vật liệu Euler xuất hiện trong danh sách các bề mặt của các hộp thoại Include Pairs và Exclude Pairs, như thể hiện trên Hình 1‑2. Bạn có thể gán đặc tính tiếp xúc giữa các bề mặt Lagrange cụ thể và các instance vật liệu Euler cụ thể trong hộp thoại Indivisual Contact Property Assignment.


    Hình 1‑2: Các instance vật liệu Euler trong hộp thoại Edit Exclude Pairs

    True contact không được phép định nghĩa giữa các instance vật liệu Euler khác nhau. Điều kiện tiếp xúc thô là bắt buộc vì các instance vật liệu không thể lấn vào nhau. Tuy nhiên, các instance vật liệu không được tách ra một khi chúng tiếp xúc nhau, ngăn mô hình có ứng xử trượt và bật lại. Kết quả đầu ra tiếp xúc không có đối với instance vật liệu Euler. Để biết thêm chi tiết thảo luận của phương trình tiếp xúc phân tích Euler, tham khảo “Tương tác”. Nếu điều kiện tiếp xúc giữa hai vật liệu là quan trọng trong phân tích của bạn, ít nhất một trong các vật liệu nên mô hình là chi tiết Lagrange.

    1.6 Gán vật liệu cho instance chi tiết Euler
    Trong phân tích Lagrange thuần túy, một định nghĩa mặt cắt bao gồm một tham chiếu tới một vật liệu. Khi bạn gán mặt cắt cho một vùng hoặc một phần tử trong chi tiết Lagrange, vùng hoặc phần tử đó được điền đầy hoàn toàn bằng vật liệu tham chiếu. Hình học của vùng hoặc phần tử đó định nghĩa hình học của vật liệu.

    Trong phân tích Euler thuần túy, mối quan hệ giữa định nghĩa mặt cắt và vật liệu về cơ bản khác nhau. Một định nghĩa mặt cắt Euler có thể tham chiếu một danh sách các vật liệu. Khi bạn gán mặt cắt Euler cho một chi tiết Euler, bạn đang định nghĩa vật liệu nào có thể có trong chi tiết trong quá trình phân tích. Tuy nhiên, ban đầu chi tiết không có vật liệu. Để đưa vật liệu vào trạng thái ban đầu của một chi tiết Euler, bạn phải gán vật liệu trong predefined field.

    Việc gán vật liệu trong predefined field phụ thuộc vào khái niệm tỉ lệ thể tích vật liệu. Trong quá trình phân tích, Abaqus theo dõi vật liệu có mặt trong mỗi phần tử về tỉ lệ thể tích phân bố của mỗi instance vật liệu, tỉ lệ thể tích đại diện cho tỉ lệ của thể tích của một phần tử bị chiếm chỗ bởi instance vật liệu đã cho. Đối với các phần tử được điền đầy một phần hoặc điền đầy bằng nhiều vật liệu, thành phần hình học chính xác của vật liệu trong phần tử không biết được, Abaqus nội suy tỉ lệ thể tích vật liệu từ các phần tử kế cận để ước tính biên vật liệu trong phần tử. Những tính toán này được thảo luận chi tiết trong “Giao diện vật liệu”.

    Trong Abaqus/CAE tỉ lệ thể tích ban đầu trong chi tiết Euler được chỉ định bằng cách gán vật liệu trong predefined field nằm trong mô đun Load. Predefined field liên hệ với mỗi vùng trong instance chi tiết Euler bằng một tỉ lệ thể tích của mỗi instance vật liệu Euler. Các vùng có tỉ lệ thể tích được gán có thể là ô (cell), các phần tử của lưới, hoặc nhóm các phần tử. Nếu bạn chọn một ô hoặc nhóm các phần tử, giá trị tỉ lệ thể tích được lan truyền tới mỗi phần tử Euler trong ô hoặc nhóm.

    Tỉ lệ thể tích khi gán vật liệu trong predefined field là một con số nằm giữa 0 và 1, tỉ lệ thể tích bằng 1 cho biết vùng hoàn toàn điền đầy bằng vật liệu cụ thể. Tỉ lệ thể tích nhỏ hơn 1 cho biết vùng chỉ được điền đầy một phần bằng vật liệu cụ thể. Ví dụ, tỉ lệ thể tích bằng 0.25 nói lên instance vật liệu được chọn chiếm 25% thể tích vùng. Như đã đề cập trước đó, Abaqus xác định biên vật liệu cho các phần tử được điền đầy một phần dựa vào tỉ lệ thể tích của các phần tử lân cận, để kiểm soát tốt hơn biên vật liệu trong vùng, bạn phải làm mịn lưới của chi tiết hoặc định nghĩa biên của vùng.

    Nếu tỉ lệ thể tích không được định nghĩa cho vùng của một instance chi tiết Euler, vùng đó được gán vật liệu trống. Tương tự, nếu tỉ lệ thể tích của tất cả các vật liệu có tổng khác 1, vẫn còn một tỉ lệ thể tích được gán vật liệu trống. Vùng trống không có đặc tính của vật liệu, nhưng những vật liệu khác có thể chảy vào trong và xuyên qua vùng trống khi phân tích.

    Việc gán vật liệu trong predefined field hiệu quả trong định nghĩa cấu hình vật liệu ban đầu của mô hình phân tích. Chi tiết Euler điển hình có hình dáng bất kỳ. Việc gán vật liệu trong predefined field sẽ thêm vật liệu Euler vào chi tiết mà sẽ tương tác khi phân tích. Ví dụ, xem xét mặt cắt ngang của mô hình cặp Euler-Lagrange trong Hình 1‑3. Chi tiết Euler đơn giản là một hình hộp rỗng. Bốn vùng được định nghĩa trên chi tiết xác định góc nghiêng của trái đất và lượng nước trong bể, và vật liệu được gán tới các vùng tương ứng.

    .

    Hình 1‑3: Gán vật liệu vào mô hình Euler-Lagrange

    Việc gán vật liệu trong predefined field chỉ tạo trong bước ban đầu của phân tích Euler. Các bước tiếp theo vật liệu biến dạng từ cấu hình ban đầu của chúng và chảy qua lưới Euler tương ứng với các lực có mặt trong mô hình.

    Abaqus/CAE đề xuất hai kỹ thuật để định nghĩa mặt cắt trong predefined field:

    Uniform definitions

    Định nghĩa trường gán vật liệu đều được tạo bằng cách chọn các vùng từ một instance chi tiết Euler và trực tiếp chỉ định tỉ lệ thể tích của mỗi instance vật liệu vào các vùng đó. Hình học phải được phân vùng thành các ô (cell) riêng đại diện cho các vùng vật liệu. Trong các instance chi tiết có các phần tử orphan elements bạn có thể chọn các phần tử riêng lẻ để tác động như các vùng.

    Hình 1‑4 minh họa trường gán vật liệu được tạo sử dụng uniform definitions. Chi tiết Euler được phân vùng thành ba vùng, tỉ lệ thể tích vật liệu được định nghĩa cho mỗi vùng và mỗi vùng được điền đầy hoàn toàn bằng instance vật liệu đơn. Tỉ lệ thể tích không được định nghĩa cho vùng trống, do đó vùng trống mặc định không được gán vật liệu.


    Hình 1‑4: Trường gán vật liệu đều

    Định nghĩa gán vật liệu đều chỉ nên sử dụng cho các vùng có hình học đơn giản được điền đầy vật liệu đồng đều. Phân vùng tạo những vùng phức tạp có thể tác động tiêu cực đến chất lượng lưới Euler, và các vùng được điền đầy một phần rất khó để định nghĩa và nội suy, đặc biệt là làm việc với hình học.

    Để biết thêm chi tiết về trường gán vật liệu đều trong Abaqus/CAE, xem “Defining a material assignment field,” Section 16.11.10. Một ví dụ của định nghĩa gán vật liệu đều được minh họa trong đoạn code Python “Deflection of an elastic dam under water pressure,” Section 1.7.2 of the Abaqus Benchmarks Manual.

    Discrete field definitions

    Gán vật liệu cho hình học đã được chia lưới và orphan mesh có thể được định nghĩa sử dụng Scalar discrete field. Đối với mỗi instance vật liệu trong chi tiết bạn tạo một discrete field liên hệ với các phần tử riêng biệt bằng một tỉ lệ thể tích cho instance vật liệu đó. Để biết thêm thông tin về việc tạo discrete field, xem Chapter 63, “The Discrete Field toolset.”

    Khi bạn gán vật liệu sử dụng discrete field, bạn sẽ phải chọn vùng của instance chi tiết để áp dụng discrete field. Nếu discrete field gồm dữ liệu của phần tử bên ngoài vùng đã chọn, những dữ liệu này sẽ không được chọn. Giá trị mặc định liên quan đến discrete field được gán là bất kỳ phần tử nào nằm trong vùng được chọn không được liệt kê rõ ràng trong vùng discrete field.

    Hình 1‑5 minh họa một ví dụ đơn giản về việc gán vật liệu định nghĩa sử dụng discrete field. Chi tiết Euler bao gồm 4 phần tử và 2 instance vật liệu. Hai discrete field, như định nghĩa trong Bảng 1‑1, được sử dụng để chỉ định thành phần vật liệu trong phần tử. Biên giữa nước và cát được ước tính dựa vào nội suy của tỉ lệ thể tích vật liệu của các phần tử kế cận.




    Hình 1‑5: Gán vật liệu cho discrete field

    Bảng 1‑1: Tỉ lệ thể tích định nghĩa trong discrete field

    Discrete Field

    Element 3

    Default

    Water_Field

    0.5

    1

    Sand_Field

    0.5

    0

    Lưu ý: Trong bất kỳ phần tử nào tổng của tất các các tỉ lệ thể tích vật liệu không được lớn hơn 1. Abaqus/CAE gán tỉ lệ thể tích từng bước bằng cách đọc discrete field trong bảng Volume Fractions từ phải qua trái, một khi tỉ lệ thể tích của một phần tử đạt tới 1, tỉ lệ thể tích thêm vào đó sẽ không được tính.

    Do discrete field có thể gán tỉ lệ thể tích tới mỗi phần tử riêng lẻ, nó cho phép biên vật liệu phức tạp hơn phương pháp định nghĩa đều mà không cần phải phân vùng thêm. Volume fraction tool trong Abaqus/CAE tạo discrete field đặc biệt là sử dụng gán vật liệu trong predefined field. Thông qua công cụ này, bạn có thể định nghĩa những vùng vật liệu Euler phức tạp bằng cách sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa chi tiết có sẵn trong Abaqus/CAE. Để biết thêm thông tin, xem “Volume fraction tool”.

    Chi tiết về gán vật liệu discrete field trong Abaqus/CAE, xem “Defining a material assignment field,” Section 16.11.10. Một ví dụ về định nghĩa vật liệu discrete field (bao gồm sử dụng volume fraction tool) được minh họa bằng code Python trong “Rivet forming,” Section 2.3.1 of the Abaqus Example Problems Manual.

    1.7 Volume fraction tool
    Volume fraction tool tạo một discrete field bằng cách tiến hành phép so sánh Boolean giữa instance chi tiết Euler và instance của chi tiết thứ 2 (instance chi tiết tham chiếu) mà giao với instance chi tiết Euler. Phép so sánh xác định hai instance chi tiết chồng nhau ở đâu, gán mỗi phần tử của instance chi tiết Euler một tỉ lệ thể tích dựa vào tỉ lệ phần trăm của chi tiết bị chiếm chỗ bởi instance tham chiếu. Tỉ lệ thể tích được chỉ định là một số thập phân nằm giữa 0 và 1.

    Discrete field tạo bởi volume fraction tool có thể dùng để gán instance vật liệu cho instance chi tiết Euler (xem “Gán vật liệu cho instance chi tiết Euler”). Hình học của instance vật liệu Euler được gán tương ứng với hình dạng của instance chi tiết tham chiếu nằm trong instance chi tiết Euler.

    Hình 1‑6 và trình tự sau tóm tắt quy trình sử dụng volume fraction tool:


    Hình 1‑6: Trình tự sử dụng volume fraction tool

    1. Sử dụng bất kỳ công cụ hoặc kỹ thuật mô hình hóa trong Abaqus/CAE, tạo chi tiết tham chiếu tương ứng với hình học yêu cầu nằm trong vùng vật liệu Euler.

    2. Tạo thực thể (instance) chi tiết tham chiếu (reference part) nằm trong instance chi tiết Euler. Instance chi tiết tham chiếu nên tương ứng với vùng vật liệu Euler yêu cầu.

    3. Sử dụng volume fraction tool để tạo discrete field dựa trên phép so sánh của instance chi tiết tham chiếu và instance chi tiết Euler.

    4. Định nghĩa gán vật liệu trong predefined field cho instance chi tiết Euler sử dụng discrete field bằng volume fraction tool.

    Một tùy chọn để kiểm soát volume fraction tool là tính toán discrete field hiện diện bên trong instance chi tiết tham chiếu (tỉ lệ thể tích khác 0 trong phần tử chồng lên chi tiết tham chiếu) hoặc không gian bên ngoài instance chi tiết tham chiếu (tỉ lệ thể tích khác không trong phần tử không chồng lên hoặc chồng lên một phần instance chi tiết tham chiếu), như chỉ ra trên Hình 1‑7.


    Hình 1‑7: Discrete field đại diện cho tỉ lệ thể tích bên trong (bên trái) và bên ngoài (bên phải) của vùng chi tiết tham chiếu được in bóng

    Điển hình tính toán tỉ lệ thể tích bên ngoài của instance chi tiết tham chiếu được sử dụng để gán vật liệu Euler xung quanh một instance chi tiết Lagrange trong phân tích cặp Euler-Lagrange. Tính toán tỉ lệ thể tích bên trong một instance chi tiết tham chiếu thường được sử dụng để mô hình gán vật liệu những cho chi tiết phức tạp mà bên trong là instance chi tiết Euler thuần túy, trong tình huống này, instance chi tiết tham chiếu bị ẩn đi sau khi vật liệu Euler được gán. Bạn cũng có thể tính toán tỉ lệ thể tích tích bên trong của instance chi tiết tham chiếu để gán vật liệu Euler bên trong một instance chi tiết dạng shell Lagrange trong phân tích cặp Euler-Lagrange.

    Để sử dụng volume fraction tool, chọn ToolsàDiscrete FieldàVolume Fraction Tool từ menu chính. Hướng dẫn từng bước cách sử dụng công cụ này, tham khảo “Creating discrete fields for material volume fractions,” Section 63.4.

    1.7.1 Những yêu cầu khi sử dụng volume fraction tool
    Instance chi tiết Euler được sử dụng volume fraction tool phải cùng instance với vật liệu được gán. Chi tiết Euler phải được chia lưới trước khi sử dụng volume fraction tool. Bạn không nên chỉnh sửa lưới sau khi tạo discrete field, khi phần tử được đánh số trong discrete field sẽ không thay đổi phần tử trong lưới được cập nhật.

    Instance chi tiết tham chiếu sử dụng volume fraction tool có thể gồm hình học chưa chia lưới, lưới chia trong Abaqus, hoặc orphan elements, chi tiết biến dạng, chi tiết Euler, và chi tiết cứng tuyệt đối (discrete rigid part) đều được phép. Volume fraction tool luôn sử dụng sự hiện diện của lưới (nếu có sẵn) của instance chi tiết tham chiếu khi tính toán discrete field, nếu instance tham chiếu được chia lưới một phần, chỉ phần được chia lưới của instance được xem xét tính toán tỉ lệ thể tích. Lưới trên instance chi tiết tham chiếu nên được làm đủ mịn để giữ tất cả các chi tiết hình học quan trọng khi gán vật liệu.

    Instance chi tiết tham chiếu bắt buộc hoặc là chi tiết khối đặc 3D hoặc là shell 3D khép kín. Bề mặt của shell khép kín phải là bề mặt đơn liên tục (một mặt liên tục), các feature hình chữ T không được có giao tuyến, gân hoặc đường chia nào trên bề mặt (xem Hình 1‑8). Phần tử Euler được xem xét bên trong một instance tham chiếu nếu nó nằm bên trong thể tích khép kín bởi bề mặt shell.


    Hình 1‑8: Mặt cắt ngang của các chi tiết shell tham chiếu được chấp nhận (hình phía trên) và các chi tiết shell tham chiếu không được chấp nhận (các hình bên dưới)

    1.8 Chuyển động của lưới Euler
    Chuyển động của lưới Euler là một kỹ thuật cho phép bạn giảm kích cỡ của lưới Euler cho những mô hình nhất định, do đó cải thiện hiệu quả phân tích. Trong một số trường hợp miền Euler ở giai đoạn đầu của phân tích không đủ để bắt kịp biến dạng trong mô hình trước khi phân tích kết thúc. Một số ví dụ bao gồm:

    · Một túi chứa khí được mô hình bằng vật liệu Euler: khí ban đầu chiếm một vùng nhỏ, nhưng vùng đó mở rộng nhanh chóng khi khí được bơm vào.

    · Phân tích va chạm một viên đạn được mô hình bằng vật liệu Euler: viên đạn ban đầu chiếm một vùng ở rất xa đích đến cuối cùng.

    Trong những trường hợp này, có thể điều chỉnh kích cỡ và vị trí của miền Euler khi phân tích để nó luôn bắt kịp chi tiết hoặc vật liệu quan tâm. Mặc định lưới Euler là cứng và được cố định tại chỗ, nhưng cho phép chuyển dịch lưới Euler, cho phép các phần tử Euler thu phóng và tịnh tiến khi phân tích. Chuyển động của lưới Euler có thể theo biến dạng của instance vật liệu Euler (như trên Hình 1‑9) hoặc bề mặt Lagrange (như trên Hình 1‑10). Ứng xử của chuyển động lưới Euler được mô tả chi tiết trong “Eulerian mesh motion,” Section 14.1.3 of the Abaqus Analysis User's Manual.


    Hình 1‑9: Theo dõi chuyển động lưới Euler của một instance vật liệu


    Hình 1‑10: Theo dõi chuyển động lưới Euler của một bề mặt Lagrange

    Trong Abaqus/CAE chuyển động lưới Euler được định nghĩa như một điều kiện biên trong mô đun Load. Những ràng buộc có thể áp dụng vào việc thu phóng và tịnh tiến lưới Euler như một phần của định nghĩa điều kiện biên. Để biết thêm thông tin về tạo điều kiện biên chuyển động lưới Euler, xem “Defining an Eulerian mesh motion boundary condition,” Section 16.10.22.

    1.9 Xem kết quả của phân tích Euler
    Kết quả phân tích Euler được nội suy khác với nội suy từ phân tích Lagrange. Cụ thể, bất kỳ kết quả nào dựa vào chuyển vị node là vô nghĩa trong mô hình Euler vì lưới của chi tiết Euler được cố định và cứng tuyệt đối. Chi tiết liên quan đến cơ sở dữ liệu kết quả Euler được viết như thế nào có trong “Kết quả đầu ra”.

    Các bước đặc biệt phải được tiến hành trong mô đun Visualization của Abaqus/CAE để xem các instance vật liệu trong chi tiết Euler. Mặc định, Abaqus/CAE hiển thị đầy đủ lưới chi tiết Euler của cả trạng thái không biến dạng và biến dạng mà không có dấu chỉ nào của biên instance vật liệu trong lưới.

    Hiển thị instance vật liệu dựa trên biến kết quả đầu ra EVF, tỉ lệ thể tích vật liệu Euler. Biến kết quả đầu ra do lượng instance vật liệu cụ thể trong một phần tử là một tỉ lệ tương đối. Giá trị EVF bằng 1 cho biết phần tử hoàn toàn được điền đầy bằng instance vật liệu chỉ định, EVF bằng 0 cho biết phần tử hoàn toàn trống với instance vật liệu được chỉ định.

    Đối với các phần tử được điền đầy một phần hoặc điền đầy bằng nhiều vật liệu, Abaqus ước tính biên đơn giản giữa các vật liệu bằng cách nội suy giá trị EVF của các phần tử kế cận. Những biên đơn giản này có thể hơi không liên tục qua các phần tử. Để cải thiện hiển thị của vật liệu Euler, bạn nên hướng dẫn Abaqus/CAE phân phối lại biên vật liệu để hiện thị trơn và liên tục qua các phần tử. Để biết thêm thông tin về cách lấy trung bình giá trị, xem “Controlling result averaging,” Section 42.6.6; thảo luận chi tiết hơn về cách Abaqus tính toán biên vật liệu Euler, xem “Giao diện vật liệu”.

    Biến kết quả đầu ra EVF được viết thành cơ sở dữ liệu đầu ra nếu bạn chọn Preselected defaults trong hộp thoại Field output request (xem “Modifying field output requests,” Section 14.12.2). Khi bạn yêu cầu kết quả cho EVF, Abaqus tạo một biến kết quả tỉ lệ thể tích vật liệu riêng biệt cho mỗi instance vật liệu trong mô hình. Ví dụ, EVF_WATER là tỉ lệ thể tích cho instance vật liệu có tên Water. Biến kết quả đầu ra tên EVF_VOID được tạo để đo tỉ lệ thể tích của các vùng rỗng trong chi tiết Euler.

    Những kỹ thuật sau có thể sử dụng trong mô đun Visualization để xem trạng thái ban đầu và trạng thái biến dạng của vật liệu trong chi tiết Euler;

    Contour plots

    Bình đồ biên dạng (contour plots) kết quả đầu ra EVF của một instance vật liệu cụ thể cho phép bạn xem vùng nào của mô hình bị chiếm bởi vật liệu sử dụng khi phân tích. Vùng bị chiếm bởi vật liệu (EVF bằng 1) xuất hiện là một màu đều từ tỉnh của phổ biên dạng, trong khi các vùng không được chiếm bởi vật liệu xuất hiện là một màu khác từ đáy của phổ màu, phụ thuộc vào cách bạn thiết lập bình đồ biên dạng, biên của instance vật liệu trong dải màu khi EVF chuyển từ 1 sang 0 (xem Hình 1‑11).


    Hình 1‑11: Bình đồ biên dạng của instance vật liệu Euler

    Bình đồ biên dạng là một trong những tiện ích bị giới hạn khi xem vật liệu Euler vì biên dạng xuất hiện trên các bề mặt ngoài của chi tiết Euler. Bạn không thể xem biên dạng tỉ lệ thể tích hiệu quả các mặt phía trong chi tiết Euler.

    Để biết thêm chi tiết vể sử dụng bình đồ biên dạng trong mô đun Visualization, xem Chapter 44, “Contouring analysis results.”

    View cuts

    Để xem ứng xử của vật liệu bên trong chi tiết Euler, kích hoạt một view cut dọc theo bề mặt của biến EVF liên quan đến instance vật liệu đó. Abaqus/CAE tự động tạo view cut các bề mặt này cho mỗi instance vật liệu trong mô hình, nhưng bạn phải kích hoạt chúng trong View Cut Manager. Sử dụng tùy chọn view cut, bạn có thể loại bỏ được các phần của chi tiết không gồm vật liệu được chọn bằng cách màu của chúng không được điền, tô màu trong suốt, hoặc để chúng không hiển thị (xem Hình 1‑12).


    Hình 1‑12: View cut dọc theo bề mặt instance vật liêu Euler

    Nếu chi tiết Euler của bạn gồm những vùng không gán vật liệu. Có thể hữu ích để kích hoạt một view cut bề mặt dựa vào biến kết quả EVF_VOID. Bằng cách cắt bỏ tất cả các vùng có EVF_VOIL lớn hơn 0.5, bạn có thể xem hình dạng của vật liệu bên trong chi tiết.

    Sau khi kích hoạt một view cut bề mặt dựa vào biến EVF, bạn có thể thay biến field output chính mà không ảnh hưởng tới view cut. Điều này cho phép bạn xem biên dạng kết quả dọc theo biên của instance vật liệu thay vì các về mặt của chi tiết Euler (xem Hình 1‑13)


    Hình 1‑13: Vẽ biên dạng ứng suất trong chi tiết Euler được cắt

    View cut bề mặt dựa vào biến EVF không ảnh hưởng tới các instance chi tiết Lagrange trong mô hình cặp Euler-Lagrange. Các chi tiết Lagrange vẫn hiển thị khi view cut được kích hoạt. Do đó, kỹ thuật này hữu ích trong việc xem tương tác giữa chi tiết Lagrange và instance vật liệu Euler.

    Chi tiết hơn về sử dụng view cut trong mô đun Visualization, xem Chapter 80, “Cutting through a model.”

    Kết hợp giữa view cut và contour plot

    Trong chi tiết Euler gồm 3 instance vật liệu, bạn có thể sử dụng kết hợp view cut và contour plot để phân biệt instance vật liệu trong trạng thái chưa biến dạng và biến dạng. Đầu tiên, sử dụng view cut bề mặt để bỏ đi một trong các instance vật liệu đang hiển thị như thảo luận ở trên. Sau đó, tạo một contour plot của biến kết quả đầu ra EVF cho một trong các instance vật liệu còn lại. Màu sắc trong mô hình phân biệt vật liệu này với các vật liệu khác. Để tạo thêm một biên giữa các vật liệu, bạn có thể giảm số đoạn biên dạng xuống 2.

    Ví dụ: Hình 1‑14 mô tả một mô hình Euler của đầu viên đạn va chạm vào đĩa đồng thau. Vùng trống của chi tiết Euler được cắt đi. Biên dạng hai khúc (two-interval) được áp dụng, tô màu cho đồng thau một kiểu màu và đầu đạn một màu khác. Bình đồ kết quả cho một cái nhìn hữu ích về hình dạng biến dạng của đầu đạn và tấm đồng.


    Hình 1‑14: Bình đồ biên dạng được sử dụng để phân biện hai vật liệu trong phân tích va chạm đầu đạn

    Hiện Abaqus/CAE chưa có cách để phân biệt bằng mắt đồng thời nhiều hơn 3 instance vật liệu Euler.

    Color coding

    Mã màu không được sử dụng để xem ứng xử vật liệu trong chi tiết Euler. Công cụ mã màu trong Abaqus/CAE không nhận ra mặt cắt Euler hoặc gán vật liệu. Mã màu dựa trên một bộ phần tử cũng không hiệu quả cho bình đồ hình dạng biến dạng vì các phần tử Euler không biến dạng cùng vật liệu.

    Tuy nhiên, trong mô hình cặp Euler-Lagrange, mã màu có thể phân biệt giữa instance chi tiết Euler và Lagrange hoặc loại phần tử Euler và Lagrange. Khi sử dũng kỹ thuật Visualization đã thảo luận ở trên, mã màu có thể hữu ích trong việc phân biệt vật thể Lagrange với vật liệu Euler trong một mô hình.

    Chi tiết hơn về sử dụng mã màu trong mô hình, xem Chapter 77, “Color coding geometry and mesh elements.”

    Display Groups

    Những kiểu nhất định của mô hình cặp Euler-Lagrange bao gồm một instance vật liệu Euler trong chi tiết Euler. Ví dụ, một vật đâm Lagrange di chuyển vào vật liệu Euler đều. Trong những phân tích này, biến dạng của vật liệu Euler không quan trọng bằng tương tác giữa vật liệu Euler và vật thể Lagrange. Bạn có thể sử dụng display group để loại bỏ các phần tử Euler khỏi hiển thị và chỉ xem kết quả (như áp lực tiếp xúc và ứng suất tiếp xúc) trên vật thể Lagrange.

    Chi tiết hơn về sử dụng display group, xem Chapter 78, “Using display groups to display subsets of your model.”

    1.10 Tài liệu tham khảo
    Chương này được dịch từ TLTK [1] và [2].

    2 PHÂN TÍCH EULER CỘT NƯỚC BỊ SỤP
    Ví dụ này ứng dụng kỹ thuật phân tích Euler thuần túy để mô hình chảy động học liên quan đến biến dạng lớn. Một cột nước phụ thuộc vào tải trọng lực, nhưng do cột nước bị sụp và chảy dọc theo sàn nhà phẳng cứng tuyệt đối. Kết quả phân tích có thể so sánh với kết quả thực nghiệm của Martin và Myce (1952), minh chứng tính chính xác của kỹ thuật Euler và mô hình phương trình trạng thái vật liệu trong mô phỏng động lực học lưu chất của Abaqus/Explicit.

    2.1 Mô tả bài toán
    Mô hình tạo trong Abaqus/CAE sử dụng một miền Euler hình hộp chữ nhật kích thước 10x5x0.05m. Do phân tích Euler phải được tiến hành trong không gian ba chiều, bài toán xấp xỉ 2D được tiến hành trong 3D bằng cách sử dụng một phần tử Euler có chiều dày bằng chiều dày của miền. Phần tử lập phương cho sự chính xác và hiệu quả nhất trong phân tích Euler. Do đó, chiều dày được chọn tương ứng với chiều cao và chiều rộng của mỗi phần tử trong lưới.

    Điều kiện biên vận tốc bằng 0 vuông góc với các bề mặt của miền Euler ngăn dòng vật liệu vào và ra khỏi miền. Miền Euler được phân vùng và vật liệu Euler (nước) được gán cho vùng 2.25x4.5m dọc theo bên trái của miền (xem Hình 2‑1).


    Hình 2‑1: Hình học của miền Euler

    Nước được mô hình gần như không nén, lưu chất nhớt Newton, phương trình trạng thái Hugoniot của Mie-Grüneisen được sử dụng trong mô hình vật liệu. Các thông số được sử dụng để định nghĩa vật liệu, dựa vào bulk modulus xấp xỉ bằng 2.246 GPa, được liệt kê trong Bảng 2‑1.

    Trọng lực được đặt lên toàn miền Euler, áp suất địa tĩnh ban đầu được định nghĩa trong nước để mô hình áp suất thủy tĩnh của cột nước. Do áp suất địa tĩnh không thể định nghĩa trực tiếp trong Abaqus/CAE, chúng được thêm vào mô hình bằng cách sử dụng Keywords Editor.

    Miền Euler được chia lưới mịn bằng lưới có 222x111 phần từ Euler EC3D8R.

    Bảng 2‑1: Các thông số vật liệu của nước

    Parameter

    Value

    Density ( )

    998.2 kg/m3

    Viscosity ( )

    0.001003 N s/m2


    1500 m/s



    0


    0

    2.2 Tài liệu tham khảo
    [1] Abaqus Benchmarks Manual, “Eulerian analysis of a collapsing water column,” Section 1.7.1.

    3 ĐỘ VÕNG CỦA ĐẬP ĐÀN HỒI CHỊU ÁP LỰC NƯỚC
    Bài toán này khảo sát đáp ứng của lưu chất dưới tác dụng của trọng lực chảy qua cổng đập dẻo. Do lưu chất chịu biến dạng cực lớn khi mô phỏng, nó được mô hình bằng lưu chất Euler. Đập cứng hơn rất nhiều lưu chất nên được mô hình bằng phần tử Lagrange. Kỹ thuật phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL) được sử dụng để tính đến tương tác giữa lưu chất và đập. Đáp ứng của đập được so sánh với kết quả thực nghiệm.

    3.1 Mô tả bài toán
    Cấu hình ban đầu của mô hình, nước được đặt bên trong bể chứa hình hộp chữ nhật. bề mặt sàn và phía bên phải của bể được cố định. Nước phía bên trái được giữ bằng một thành đập đàn hồi, nửa đập phía trên được cố định, nhưng nửa đáy thì không bị ràng buộc. Dưới tác dụng của trọng lực nước đẩy đập làm võng phần phía dưới đập, và dòng tự do ra khỏi bể chứa.

    Mô hình được tạo trong Abaqus/CAE sử dụng hai chi tiết. Một chi tiết Euler đại diện cho miền bên trong mà nước sẽ chảy. Một chi tiết Lagrange đại diện cho đập. Bài toán về căn bản là 2D với trục hoành (phương X) và trục đứng (phương Z), nhưng do các phần tử Euler phải là 3D, tất cả các chi tiết được mô hình cùng một chiều dày tương đương với một phần tử Euler.

    Chi tiết Euler được thể hiện trong Hình 3‑1 và Hình 3‑2 cho thấy sự phân bố vật liệu trong chi tiết Euler: Vùng bên phải được điền đầy nước, vùng bên trái được trù tính là vùng dòng ra, và vùng giữa chứa đập Lagrange. Điều kiện biên vận tốc được đặt vuông góc với sàn và phía bên phải của chi tiết Euler để ngăn không cho nước chảy ra ngoài những biên này. Không có điều kiện biên nào đặt dọc theo cạnh bên trái của đập, nước tự do chảy ra ngoài chi tiết ở giao diện này (kết quả này tương ứng với sự giảm khối lượng tổng cho mô hình). Điều kiện biên vận tốc bằng 0 được đạt theo hướng ngang và đứng phần nửa trên của đập, nhưng nửa dưới của đập được tự do để biến dạng (Xem Hình 3‑2). Một điều kiện biên bằng 0 khác theo hướng Y được đặt lên mỗi chi tiết để ngăn dịch chuyển ra khỏi mặt phẳng 2D. Một định nghĩa general contact không ma sát để buộc tiếp xúc giữa nước và đập.


    Hình 3‑1: Hình học của chi tiết Euler. Tất cả các kích thước là mm


    Hình 3‑2: Gán vật liệu và điều kiện biên trong mô hình lắp ráp

    Đập được mô hình là vật liệu đàn hồi: Young’s Modulus = 1.2x107, hệ số Poisson = 0.4, khối lượng riêng = 1100 kg/m3. Nước được định nghĩa sử dụng phương trình trạng thái vật liệu Mie-Grüneisen. Các thông số của nước được liệt kê trong Bảng.

    Tải trọng lực được đặt lên toàn miền Euler, áp suất địa tĩnh ban đầu được định nghĩa trong nước để mô hình áp suất thủy tĩnh của cột nước. Do áp suất địa tĩnh không thể định nghĩa trực tiếp trong Abaqus/CAE, chúng được thêm vào mô hình bằng cách sử dụng Keywords Editor.

    Chi tiết Euler được chia lưới bằng phần tử EC3D8R sử dụng tạo hạt lưới toàn cục 5mm, chia hạt lưới toàn cục này cho phép phân bố đều các phần tử hình lập phương khắp chi tiết, cải thiện rất nhiều độ chính xác của phân tích Euler. Đập được chia lưới bằng phần tử C3D8R trong lưới có kích thước 75×4, có ba phần tử trên chiều dày của chi tiết. Nhiều phần tử trên chiều rộng và chiều dày của đập là cần thiết để đảm bảo ứng xử uốn của đập là đủ.

    3.2 Tài liệu tham khảo
    [1] Abaqus Benchmarks Manual, “Deflection of an elastic dam under water pressure,” Section 1.7.2.

    4 TẠO HÌNH ĐINH TÁN
    4.1 Mục tiêu
    Bài toán này minh họa những khía cạnh sau của phân tích tạo hình trong Abaqus/Explicit:

    · Sử dụng phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL) để phân tích một mô hình cơ học khối đặc chịu biến dạng cực lớn và,

    · So sánh kết quả thu được từ phân tích CEL với kết quả của mô hình tương tự sử dụng phương pháp Lagrange truyền thống.

    4.2 Mô tả ứng dụng
    Định tán (rivet) là một loại mối ghép chặt được thiết kế để tạo kết dính vĩnh cửu giữa hai hoặc nhiều hơn 2 tấm vật liệu. Thiết kế đinh tán điển hình bao gồm một thân hình trụ có 2 đường kính: đường kính nhỏ hơn dùng để chèn xuyên qua lỗ có các tấm lồng lên nhau, sau đó cả hai đầu của đinh tán được nén. Nén hiệu quả trong việc mở rộng đường kính nhỏ của thân đinh tán, nén chặt các tấm vật liệu giữa hai đầu đinh tán (xem Hình 4‑1). Các thiết kế và ứng dụng khác của đinh tán sẽ chịu biến dạng khác, nhưng nguyên lý cơ bản vẫn giống nhau cho tất cả các trường hợp.

    Ví dụ này khảo sát tính hiệu quả của một loại đinh tán cụ thể bằng cách mô phỏng lực nén của nó (cũng được xem như là phương pháp tạo hình). Ba câu hỏi đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu này:

    · Đinh tán có biến dạng gần đúng trong quá trình tạo hình không?

    · Sau quá trình tạo hình, đinh tán có đủ sức bền để duy trì lực giữ lên các tấm vật liệu được ghép chặt không?

    · Dụng cụ lắp đặt đinh tán có khả năng làm biến dạng đinh tán không?


    Hình 4‑1: Sử dụng đinh tán để ghép chặt các tấm kim loại


    Hình 4‑2: Hình học của đinh tán. Tất cả kích thước bằng mm


    Hình 4‑3: Đinh tán được lắp với dụng cụ tạo hình. Tất cả kích thước bằng mm

    Chuyển vị trong mô phỏng tạo hình cho thấy đinh tán có biến dạng đúng hay không. Sau khi biến dạng, sức bền của đinh tán phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính vật liệu, kiểm tra biến dạng chảy dẻo tương đương trong đinh tán cho một số dấu chỉ của hư hỏng tiềm ẩn hoặc sự giảm sức bền trong vật liệu. Để đánh giá ảnh hưởng của đinh tán lên dụng cụ lắp đặt, phản lực trong dụng cụ có thể được so sánh với lực giới hạn đã biết trong dụng cụ tiêu chuẩn.

    4.2.1 Hình học
    Đinh tán sử dụng trong những phân tích này là một hình trụ đơn giản có nhiều đường kính như mô tả ở trên. Để giúp biến dạng của đầu có đường kính nhỏ hơn, một vùng hình bán cầu được bỏ đi tính từ tâm của hình trụ. Hình 4‑2 thể hiện kích thước của mô hình đinh tán.

    Để mô phỏng tạo hình, đinh tán được đặt trong lỗ tại tâm của tấm hình tròn. Chày hình tròn đại diện cho dụng cụ đặt tại đầu trên và đầu dưới của đinh tán (xem Hình 4‑3).

    4.2.2 Vật liệu
    Đinh tán trong mô hình là thép đàn dẻo có khối lượng riêng 7.85x10-9 t/mm3, mô đun đàn hồi 2.1x105 N/mm2, hệ số Poisson 0.266, và chảy dẻo xuất hiện ở ứng suất 3x105 N/mm2.

    Bảng 4‑1: Điểm dữ liệu ứng suất-biến dạng

    Yield stress (N/mm2)

    Plastic strain

    3.0×105

    0

    4.5×105

    0.02

    7.5×105

    0.34

    1.4×106

    0.35

    Tấm ghép và các chày giả sử là cứng hơn rất nhiều so với đinh tán và không có biến dạng nào xảy ra đối với chúng.

    4.2.3 Điều kiện biên và tải trọng
    Quá trình tạo hình được mô phỏng thông qua sự cưỡng bức của điều kiện biên chuyển vị. Tấm ghép bị ràng buộc cố định tại một vị trí. Chày trên dịch chuyển xuống dưới một đoạn 3mm, cùng lúc chày phía dưới đi lên một đoạn 2mm.

    4.2.4 Tương tác
    Tương tác tiếp xúc là bắt buộc giữa đinh tán và tất cả các chi tiết dụng cụ, biến dạng của đinh tán phụ thuộc vào tải tiếp xúc được truyền thông qua chuyển vị của dụng cụ. Các chi tiết dụng cụ không bao giờ được tiếp xúc với nhau, do tương tác giữa các tấm ghép và chày đã được bỏ qua.

    4.3 Phương pháp mô hình hóa và kỹ thuật mô phỏng trong Abaqus
    Mô phỏng tạo hình đinh tán được tiến hành trong Abaqus/Explicit về cơ bản sử dụng hai phương pháp phần tử khác nhau. Phương pháp Lagrange thường chính xác và tính toán hiệu quả, nhưng mô hình Lagrange thuần túy có xu hướng méo lưới và có liên hệ với việc mất đi độ chính xác khi chịu biến dạng cực lớn. Phương pháp Euler cho sự chính xác về hình học và kết quả cho thế mạnh phân tích liên quan tới biến dạng rất lớn. Trong những tình huống phương pháp Lagrange thu được lời giải không đáng tin hoặc không có lời giải nào, phương pháp Euler có thể được sử dụng để thu được giải pháp hợp lý.

    Phần tử Lagrange và Euler có thể kết hợp trong cùng một mô hình sử dụng kỹ thuật có tên là phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL). Trong phân tích CEL các vật thể chịu biến dạng lớn được chia lưới bằng phần tử Euler, trong khi những vật thể cứng hơn trong mô hình được chia lưới với phần tử Lagrange hiệu quả hơn.

    4.3.1 Tóm tắt các trường hợp phân tích
    Trường hợp 1: Phân tích tạo hình Lagrange thuần túy cho đinh tán.

    Trường hợp 2: Phân tích tạo hình cặp Euler-Lagrange cho đinh tán.

    Những phần sau đây chi tiết một số kỹ thuật mô hình hóa dùng chung cho cả hai trường hợp phân tích.

    4.3.2 Kiểu phân tích
    Cả hai trường hợp phân tích được tiến hành sử dụng phương pháp quasi-static explicit dynamic. Tạo hình diễn ra trong 1 bước kéo dài 1ms.

    4.3.3 Mô hình vật liệu
    Vật liệu đinh tán sử dụng mô hình chảy dẻo biến cứng Mises. Các điểm dữ liệu ứng suất-biến dạng được thể hiện như trong Bảng 4‑1.

    4.3.4 Điều kiện biên
    Trong cả hai phân tích, tấm ghép và chày được mô hình là vật thể Lagrange và được đặt ràng buộc rigid body. Một điều kiện biên ngăn chuyển vị và quay được đặt lên điểm thao chiếu (reference point) cho tấm. Những điều kiện biên cũng được đặt lên mỗi điểm tham chiếu của chày để ngăn chuyển vị và quay, ngoại trừ hướng đứng 3: Điều kiện biên của điểm tham chiếu chày trên cùng chuyển vị 3mm. Ứng dụng của điều kiện biên được chi phối bởi biên độ mà độ dốc của chuyển vị tuyến tính từ 0 3mm trong khoảng 0.8ms, sau đó chày được cố định tại chỗ trong 0.2ms của phân tích.

    4.3.5 Ràng buộc
    Như đã đề cập ở trên, ràng buộc rigid body được áp dụng cho tấm ghép và hai chày. Những chi tiết này giả sử là cứng hơn rất nhiều so với đinh tán, và chúng không biến dạng trong quá trình phân tích. Ràng buộc rigid body cải thiện hiệu quả tính toán và cho phép sử dụng điều kiện biên đơn giản để bắt đầu tạo hình.

    4.3.6 Yêu cầu kết quả
    Trường kết quả được yêu cầu đặc biệt cho biến dạng chảy dẻo tương đương trong mô hình (PEEQ). Hơn nữa, history output của phản lực theo hướng 3 (RF3) được yêu cầu tại điểm tham chiếu của mỗi chày.

    4.4 Trường hợp phân tích Lagrange thuần túy
    Trường hợp phân tích thứ nhất sử dụng 4 vật thể Lagrange được chia lưới từ những instance chi tiết hình học riêng biệt. Trong trường hợp phân tích Lagrange thuần túy hình học của mô hình tương ứng trực tiếp tới hình dạng của chi tiết đang được mô hình, làm cho quá trình lắp ráp trực quan hơn.

    4.4.1 Thiết kế lưới
    Đinh tán được chia lưới bằng phần tử C3D8R sử dụng phân hạt lưới toàn cục 0.25mm.

    Tấm ghép và chày cũng được chia lưới bằng phần tử C3D8R, nhưng ràng buộc rigid body được áp dụng cho những chi tiết này. Các bề mặt analysis rigid không cần chia lưới có thể được sử dụng để mô hình tấm ghép và chày, nhưng ràng buộc rigid body được sử dụng để duy trì sự nhất quán với mô hình CEL.

    4.4.2 Tương tác
    Định nghĩa general contact buộc tương tác tiếp xúc giữa các vật thể trong mô hình. Mô hình tiếp xúc cứng, không ma sát chi phối tất cả các tương tác.

    4.4.3 Kiểm soát giải pháp
    Mặc dù biến dạng lớn được mong đợi trong phân tích, không có một kỹ thuật hay giải pháp đặc biệt nào (như là chia lưới thích nghi) được áp dụng cho mô hình, cho phép so sánh minh bạch giữa mô hình Lagrange thuần túy và mô hình CEL.

    4.5 Trường hợp phân tích CEL
    Trong trường hợp phân tích thứ hai đinh tán được mô hình sử dụng phần tử Euler. Tấm ghép và chày vẫn là vật thể cứng tuyệt đối. Phương pháp mô hình trong phân tích CEL có một số khác biệt hẳn so với trường hợp Lagrange thuần túy.

    4.5.1 Thiết kế lưới
    Trong phương pháp Euler lưới thường không tương ứng với hình học của chi tiết được mô hình, hơn nữa, việc đặt vật liệu bên trong lưới Euler định nghĩa hình học của chi tiết. Lưới Euler không biến dạng hoặc chuyển vị, chỉ vật liệu trong lưới có thể di chuyển. Lưới Euler điển hình là một tập hợp các phần tử lục diện tùy ý bao quanh vùng mà vật liệu có thể tồn tại khi phân tích.

    Trong ví dụ này, chi tiết Euler là một hình lặng trụ kích thước 17×17×11.5mm được chia lưới bằng phần tử EC3D8R. Tạo hạt lưới toàn cục 0.25mm cho kích cỡ phần tử.

    Lưới này không định nghĩa cho hình học của đinh tán, hơn nữa lưới định nghĩa cho vùng mà vật liệu đinh tán có thể tồn tại. Hình học của đinh tán được định nghĩa bằng cách gán vật liệu thép vào một phần của lưới này tương ứng với hình dạng của đinh tán, như đã thảo luận trong “Điều kiện ban đầu”, phần bên dưới. Một thế mạnh của kỹ thuật Euler là khả năng định nghĩa một lưới thông thường chất lượng cao độc lập với hình học của chi tiết được mô hình.

    Điều quan trọng là lưới Euler đủ lớn để chứa hoàn toàn vật liệu khi nó biến dạng, nếu biến dạng chạm vào cạnh của lưới, nó chảy ra ngoài mô hình và mất trong mô phỏng.

    4.5.2 Điều kiện ban đầu
    Hình học của đinh tán được định nghĩa sử dụng điều kiện ban đầu gán vật liệu lên lưới Euler. Gán vật liệu chỉ định những phần tử nào trong lưới ban đầu chưa thép. Mỗi phần tử được chỉ định một tỉ lệ phần trăm (tỉ lệ thể tích vật liệu), tỉ lệ thể tích đại diện cho pnaafn mà vật liệu trong phần tử mà nó hình thành một bề mặt liên tục với vật liệu trong các phần tử kế cận. Kết quả cuối cùng là phân bố vật liệu trong lưới tương ứng với hình học cua đinh tán, như ta thấy trên Hình 4‑4. Bạn có thể sử dụng view cut manager trong mô đun Visualization của Abaqus/CAE để xem sự mở rộng của vật liệu bên trong lưới Euler, như thảo luận trong “Xem kết quả của phân tích Euler”.


    Hình 4‑4: Mặt cắt ngang của lưới Euler khi đinh tán được gán vật liệu

    Gán vật liệu được tạo với sự trợ giúp của volume fraction tool trong Abaqus/CAE. Volume fraction tool tính toán sự chồng giữa lưới Euler vat một số chi tiết hình học tham chiếu. Để sử dụng volume fraction tool cho trường hợp phân tích này, toàn bộ mô hình lắp ghép Lagrange (gồm cả đinh tán Lagrange) được sao từ trường hợp phân tích trước và đặt bên trong lưới Euler (xem Hình 4‑5). Đinh tán Lagrange đóng vai trò là chi tiết tham chiếu, và volume fraction tool tạo một discrete field liên hệ mỗi phần tử trong lưới Euler bằng một tỉ lệ thể tích dựa trên lượng không gian bị chiếm bởi đinh tán trong phân từ đó. Discrete field sau đó có thể được sử dụng như là cơ sở để gán vật liệu bằng predefined field trong Abaqus/CAE.


    Hình 4‑5: Các chi tiết Lagrange được lắp ráp bên trong lưới Euler

    4.5.3 Tương tác
    Định nghĩa general contact bắt buộc tương tác tiếp xúc giữa các vật thể cứng tuyệt đối và vật liệu Euler trong mô hình. General contact không bắt buộc tiếp xúc giữa các vật thể cứng tuyệt đối và các phần tử Euler, các vật thể cứng tuyệt đối có thể đi xuyên qua lưới Euler cho tới khi chạm vào một vật liệu trong lưới. Trong khi với trường hợp Lagrange thuần túy, mô hình tiếp xúc cứng không ma sát chi phối tất các các tương tác.

    Thường người ta không khuyên mô hình hóa tiếp xúc Lagrange-Euler tiếp gần biên của lưới Euler. Dòng vào và dòng ra của vật liệu ở biên lưới có thể dẫn tới ràng buộc cưỡng bức tiếp xúc không chính xác. Do đó, lưới Euler mở rộng một vài phần tử đi qua giao diện tiếp xúc giữa chày và đinh tán.

    General contact không bắt buộc tương tác giữa các bề mặt analytical rigid và vật liệu Euler, đó là tại sao các chi tiết dụng cụ phải được mô hình bằng chi tiết Lagrange với ràng buộc rigid body.

    4.5.4 Yêu cầu kết quả đầu ra
    Để yêu cầu field output và history output được sử dụng trong trường hợp phân tích Lagrange, biến volume fraction tool Euler (EVF) phải được yêu cầu là field output để xem kết quả hình học.

    4.6 Tài liệu tham khảo
    [1] Abaqus Example Problems Manual, “Rivet forming,” Section 2.3.1.

    5 VA CHẠM CỦA CHAI CHỨA ĐẦY NƯỚC
    5.1 Mục tiêu
    Bài toán ví dụ minh họa những kỹ thuật sau trong Abaqus:

    · Sử dụng volume fraction tool trong Abaqus/CAE để mô hình sự phân bố vật liệu phức tạp trong lưới phần tử Euler.

    · Sử dụng mô phỏng tiếp xúc Euler-Lagrange để mô phỏng sự kiện động lực học liên quan đến vật liệu lưu chất (được mô hình sử dụng phần tử Euler) tương tác với biên kết cấu (được mô hình bằng phần tử Lagrange).

    5.2 Mô tả ứng dụng
    Mô phỏng thường được sử dụng trong các gói công nghiệp để giảm thời gian và chi phí liên quan tới tạo mẫu nhanh. Kiểm tra rơi, mô phỏng một vật thể rơi và va chạm với bề mặt cứng thường được dùng để khảo sát đáp ứng dưới điều kiện khắc nghiệt.

    Ví dụ này liên quan đến một chai nhựa dẻo chứa đầy nước rơi ở độ cao 300mm lên một mặt sàn phẳng cứng tuyệt đối. Chai nước như trên Hình 5‑1, là một bình chứa làm từ vật liệu polyetylen. Chai được đổ đầy nước (khoảng 95% thể tích bình). Mô phỏng lý tưởng chai nước rơi phải tính đến cả ngoại lực tác động lên chai từ sàn nhà, cũng như nội lực của nước đẩy lên chai. Ứng suất và biến dạng tương đối cuối cùng trong chai được sử dụng để đánh giá tính khả thi của kết cấu.

    5.2.1 Hình học
    Hình 5‑1 thể hiện kích thước đúng của mô hình chai và nắp. Chai có chiều dày đều là 0.5mm, ngoại trừ viền miệng chai, viền miệng dày 0.65mm. Nắp chai được mô hình là một instance chi tiết riêng biệt và lắp trên miệng của chai, nắp có chiều dày đều 1mm.

    Chai va chạm với sàn ở một góc nghiêng, một trong bốn góc của chai chịu va chạm ban đầu. Hình 5‑2 thể hiện mô hình lắp ráp. Ban đầu nước trong chai được phân bố theo đáp ứng trọng trường, đó là biên của nước song song với sàn ngang, không phải song song với đáy của chai.


    Hình 5‑1: Chai nước trong kiểm tra rơi. Tất cả kích thước bằng mm


    Hình 5‑2: Lắp ráp của mô hình chai rơi, nước được đặt bên trong chai

    5.2.2 Vật liệu
    Chai nước được làm bằng nhựa khối lượng riêng cao theo mô hình biến cứng chảy dẻo đẳng hướng.

    Nước được xem như là chất lỏng Newton không có tính nhớt, không nén được.

    5.2.3 Điều kiện biên và tải trọng
    Toàn bộ mô hình phụ thuộc vào trọng lực. Mặt sàn cứng tuyệt đối được cố định tại chỗ.

    5.2.4 Tương tác
    Chai tiếp xúc với ba chi tiết khác nhau trong mô hình phân tích: sàn, nắp chai, và nước bên trong chai. Tất cả các tương tác tiếp xúc được giả sử không có ma sát.

    5.3 Phương pháp mô hình hóa và kỹ thuật mô phỏng
    Khó khăn chính để giải bài toán này là tương tác chuyển tiếp lưu chất-kết cấu giữa nước và chai. Kỹ thuật phân tích cặp Euler-Lagrange (CEL) trong Abaqus/Explicit rất phù hợp để giải bài toán này.

    5.3.1 Thiết kế lưới
    Chai được nhập vào là một orphan mesh gồm phần tử S3R và S4R. Hình học của nắp được chia lưới bằng phần tử S4R. Hình 5‑3 cho thấy lưới của chai và nắp được lắp ráp. Sàn nhà được chia lưới bằng phần tử SFM3D4R, ràng buộc rigid body sau đó được đặt lên các phần tử này (SFM3D4R).


    Hình 5‑3: Lưới của chai và nắp

    5.3.2 Mô hình vật liệu
    Định nghĩa vật liệu đàn dẻo được sử dụng cho chai làm từ vật liệu polyetylen, đường cong biến cứng đẳng hướng được định nghĩa từ các điểm dữ liệu như trong Bảng 5‑1, điểm chảy dẻo ban đầu xuất hiện ở ứng suất 8.618N/mm2, và phá hủy xuất hiện ở biến dạng tương đối 0.59. Phá hủy được kết hợp trong định nghĩa phá hủy dẻo. Polyetylen khối lượng cao có khối lượng riêng 8.76x10-7kg/m3, mô đun đàn hồi 903.114N/mm2, và hệ số poisoson 0.39.

    Bảng 5‑1: Điểm dữ liệu biến cứng chảy dẻo đẳng hướng của vật liệu polyetylen

    Yield stress (N/mm2)

    Plastic strain

    8.618

    0.0

    13.064

    0.007

    16.787

    0.025

    18.476

    0.044

    20.337

    0.081

    24.543

    0.28

    26.887

    0.59

    Nước được mô hình sử dụng phương trình trạng thái Hugoniot của Mie-Grüneisen. Nước có khối lượng riêng 9.96x10-7kg/mm3. Các thông số được sử dụng để định nghĩa vật liệu, dựa vào bulk modulus xấp xỉ bằng 2.094GPa, được liệt kê trong Bảng 5‑2.

    Bảng 5‑2: Các thông số vật lý của nước

    Parameter

    Value

    Density ( )

    9.96×10–7kg/mm3

    Viscosity ( )

    1×10–8Ns/mm2


    1.45×106mm/s



    0


    0

    5.3.3 Điều kiện biên
    Điền kiện biên Encastre (không cho tịnh tiến, không cho quay) được áp dụng cho điểm tham chiếu của sàn cứng tuyệt đối để giữ sàn này cố định tại chỗ khi phân tích.

    5.3.4 Tải trọng
    Trọng lực được đặt lên instance của chai, nắp và nước. Gia tốc -9800mm/s2 được đặt theo hướng Z.

    5.3.5 Predefined fields
    Thay vì mô phỏng đầy đủ sự kiện rơi từ vị trí ban đầu, instance của chai, nắp và nước được đặt gần sàn và định nghĩa vận tốc ban đầu trong predifined field. Vận tốc ban đầu 2444mm/s theo hướng Z tương ứng với tốc độ đạt được khi rớt được 300mm từ trạng thái nghỉ dưới tác dụng của gia tốc trọng trường.

    5.3.6 Ràng buộc
    Ràng buộc rigid body được áp dụng cho instance chi tiết sàn là một bề mặt phẳng đơn giản có thể biến dạng được.

    5.3.7 Tương tác
    General contact được định nghĩa cho mô hình. General contact bắt buộc tương tác giữa chai và các chi tiết Lagrange khác, như là nắp và sàn. Đặc tính tiếp xúc cứng không ma sát mặc định chi phối tất cả các tương tác.

    Nắp sẽ gắn chặt với cổ chai. Tương tác này giữa chai và nắp được xem là không quan trọng cho mục đích phân tích. Thay vì thêm chi phí không cần thiết cho phân tích bằng việc mô hình mối nối ren sử dụng ràng buộc dính chặt (tie) giữa hai chi tiết, bài toán này cho phép nắp có thể rời tự do khỏi chai khi mô phỏng.

    5.3.8 Yêu cầu ngõ ra
    Chuyển vị, vận tốc, và gia tốc được yêu cầu cho chai và nắp. Logarit biến dạng (LE) và biến dạng chảy dẻo tương đương (PEEQ) được yêu cầu cho chai để đánh giá đáp ứng của kết cấu. Tiêu chuẩn phá hủy ban đầu (DMICRT) và tình trạng phần tử (STATUS) cũng được yêu cầu cho chai polyetylen để theo dõi hư hỏng tiềm ẩn trong những chi tiết này. Cuối cùng, ứng suất tiếp xúc (CSTRESS) và lực tiếp xúc (CFORCE) cũng được yêu cầu cho các instance chi tiết Lagrange.

    5.4 Phân tích cặp Euler-Lagrange
    Sử dụng phương pháp tiếp xúc Euler-Lagrange để mô phỏng chai rơi cùng với vật liệu lưu chất (được mô hình sử dụng phần tử Euler) tương tác với biên của kết cấu (được mô hình sử dụng phần tử Lagrange). Hơn nữa, volume fraction tool trong Abaqus/CAE được sử dụng để mô hình sự phân bố phức tạp của vật liệu bên trong lưới phần tử Euler.

    5.4.1 Kiểu phân tích
    Mô phỏng đầy đủ được tiến hành trong một bước Explicit dynamic kéo dài 0.05s.

    Một vài phần tử Lagrange trong mô hình được kiểm soát bước gia thời gian ổn định, do đó đưa ra thời gian để hoàn thiện phân tích. Sử dụng phương pháp thu phóng khối lượng bán tự động, bước gia thời gian có thể tăng lên 7.528x10-7s, giảm chi phí phân tích xuống gần một nửa, trong khi tăng khối lượng tổng cộng lên 0.11 phần trăm. Ngoài ra, sử dụng phương pháp điều chỉnh khối lượng, khối lượng có thể phân bố lại giữa các phần tử của chai để đạt được cùng bước gia thời gian mà không ảnh hưởng tới khối lượng tổng cộng của chai. Một số lượng lớn các phần tử có khối lượng vượt quá khối lượng yêu cầu để đạt được bước gia thời gian ổn định ở trên. Chỉ 0.12% khối được vượt quá được phân bố lại cho các phần tử còn lại để tăng bước gia thời gian của chúng tới giá trị chỉ định. Trong cả hai phương pháp, thay đổi phân bố khối lượng là rất nhỏ và không ảnh hưởng nghiệm trọng tới kết quả phân tích.

    5.4.2 Kỹ thuật phân tích
    Phương pháp phần tử Euler cho phép phân tích các vật thể chịu biến dạng lớn mà không đạt được bằng phương pháp truyền thống vì méo lưới. Trong lưới Euler vật liệu chảy xuyên qua các phần tử cố định, vì lưới được định nghĩa tốt ở bước đầu của phân tích vẫn còn được định nghĩa tốt suốt quá trình phân tích. Mặc dù biên vật liệu Euler xấp xỉ hơn biên phần tử Lagrange truyền thống, phương pháp Euler cho phép bạn bắt kịp biến dạng cực lớn như lưu chất chảy. Nước được mô hình sử dụng miền phần tử Euler. Chai mặc dù cứng hơn nước, không cứng tuyệt đối, được mô hình sử dụng phần tử shell Lagrange. Thuật toán general contact trong Abaqus/Explicit theo dõi và bắt buộc tiếp xúc giữa biên vật liệu Euler và các phần tử Lagrange, cho phép mô phỏng hiệu quả tương tác lưu chất-kết cấu.

    5.4.3 Thiết kế lưới
    Lưới Euler làm việc như một miền xuyên suốt mà nước có thể chảy, miền Euler có dạng hình hộp chữ nhật kích thước 300×250×200mm gồm các phần tử EC3D8E hình lăng trụ. Mỗi phần tử Euler là một hình lập phương có kích thước cạnh 5mm. Lưới Euler hoàn toàn chứa chai và nắp, và hơi mở rộng về phía sàn. Bất kỳ giao diện nào được cho là chịu tiếp xúc Euler-Lagrange phải được đặt trong lưới Euler. Một khi vật liệu Euler đi qua biên của lưới Euler, nó bị mất trong mô phỏng và tiếp xúc là không bắt buộc. Các phần tử Lagrange và Euler chồng nhau có thể chấp nhận được vì hai loại phần tử này không tương tác với nhau. Vị trí ban đầu của vật liệu Euler phải được định nghĩa bên trong lưới Euler, như được thảo thuận trong “Điều kiện ban đầu” bên dưới.

    5.4.4 Điều kiện ban đầu
    Do mặc định lưới Euler là trống với tất cả các vật liệu, phân bố vật liệu theo yêu cầu trong lưới Euler phải được chỉ định sử dụng điều kiện ban đầu. Phân bố này được định nghĩa sử dụng khái niệm tỉ lệ thể tích Euler, hoặc tỉ lệ phần trăm của một phần tử bị chiếm chỗ bởi vật liệu đã cho. Mỗi phần tử Euler ban đầu chứa vật liệu, tỉ lệ thể tích Euler cho vật liệu đó phải được chỉ định. Abaqus đánh giá tất các các tỉ lệ thể tích phần tử để xác định vật liệu phân bố và biên của vật liệu Euler bên trong lưới Euler.

    Abaqus/CAE cung cấp công cụ đơn giản hóa rất nhiều để định nghĩa tỉ lệ thể tích vật liệu ban đầu, đặc biệt cho các hình học phức tạp. Hình học vật liệu yêu cầu có thể được mô hình là một chi tiết riêng (chi tiết tham chiếu), sau đó lắp ráp vào trong lưới Euler ở một vị trí tương ứng với vị trí của vật liệu. Volume fraction tool tiến hành phép so sánh Boolen giữa lưới Euler và chi tiết tham chiếu, sau đó tạo một descrete field liên quan tới các phần tử ở trong lưới với tỉ lệ phần trăm dựa vào lượng không gian bị chiếm chỗ bởi chi tiết tham chiếu bên trong phần tử đó. Discrete field này có thể được sử dụng để gán vật liệu trong predefined field để chỉ định tỉ lệ thể tích Euler gần đúng cho vật liệu cụ thể.

    Một chi tiết tương ứng với hình học của nước trong chai được cung cấp trong ví dụ này là (cel_bottle_drop_watergeom.sat). Chi tiết này được nhập vào Abaqus/CAE, sau đó lắp ráp và định hướng trong bộ lắp với các instance chi tiết khác. Volume fraction tool sử dụng hình học của nước như một instance chi tiết tham chiếu bên trong instance chi tiết Euler (chi tiết Euler phải được chia lưới trước khi sử dụng công cụ này). Discrete field cuối cùng được sử dụng để gán vật liệu nước bằng predefined field trong mô đun Load. Vật liệu gán này phân bố nước trong lưới Euler một hình học giống với instance chi tiết hình học của nước. Instance hình học của nước sau đó được xóa bỏ (suppressed) để loại bỏ nó khỏi mô hình.

    Mặc dù không được sử dụng trong đoạn code của ví dụ này, một phiên bản khối đặc hình học của chai cũng có sẵn (cel_bottle_drop_solidgeom.sat). Hình học tham chiếu của nước có thể được tạo từ chai đặc này sử dụng cắt hình học trong mô đun Assembly (xem “Performing Boolean operations on part instances,” Section 13.6 of the Abaqus/CAE User's Manual).

    5.4.5 Predefined Field
    Gán vật liệu ban đầu cho lưới Euler cũng được định nghĩa trong Abaqus/CAE sử dụng predefinded field. Gán vật liệu trong predefined field liên hệ với discrete field được tạo bằng volume fraction tool (xem Điều kiện ban đầu) bằng định nghĩa vật liệu nước.

    5.4.6 Tương tác
    Tiếp xúc giữa chai và vật liệu Euler định vị ban đầu bên trong chai cũng được mô hình sử dụng thuật toán general contact.

    5.4.7 Yêu cầu ngõ ra
    Bên cạnh field output và history output liệt kê ở trên, biến kết quả tỉ lệ thể tích Euler (EVF) cũng được yêu cầu như kết quả đầu ra để xem kết quả hình học.

    5.5 Tài liệu tham khảo
    [1] Abaqus Example Problems Manual, “Impact of a water-filled bottle,” Section 2.3.2.
     
    ginb and umy like this.
  6. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    CEL cháu thấy documentation của Abaqus viết khá chi tiết, cùng với các bài tập ví dụ minh họa đa dạng.
     
    umy likes this.
  7. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 1, 2019
    Khen Anh Duc Dinh giỏi xem được TL tiếng Anh, siêng đọc và hiểu documentation của Abaqus ! Dịch thuật rất hay.
    _________________________________-
    Theo ngu ý :
    A- Nhưng chỉ dịch và giải phương pháp TL qua tiếng Việt > chỉ đạt được tầm mức chuyên gia VN ở ĐH, Lab ...
    A1- mở khóa dạy sử dụng Abaqus cho SV, KS VN như Cậu Đổ văn Trình
    A2- cao hơn nữa , làm LV-TS lên đứng bục làm GV ở ĐH

    B. muốn cất cánh chim Bằng bay cao, vào được vấn đề "lớn" thực tiển
    B1- kết quả nghiên cứu viết, dịch sang tiếng Anh (it nhất là Resume tiếng Anh)
    B2- tìm cách đưa lên mạng nghiên cứu quốc tế, ĐH ngoại hoặc Công ty ngoài sẻ quan tâm đến
    B3- có cơ hội nhận được Jobs nghiên cứu, việc làm bên ngoài

    C.- tự tìm xem: practical Examples using Abaqus CEL
    Cho một thí dụ thưởng cho thành viên giỏi Duc Dinh
    C1-Hỏi: Modelling water in Abaqus?
    https://www.researchgate.net/post/Modelling_water_in_Abaqus

    Dear all,
    I am going to model a water storage tank for seismic analysis.
    Since the sloshing of the water is important, I should model the water inside.
    I would be so grateful if anyone could help me in this problem and tell me how to model the sloshing phenomena.
    C2-Đáp:
    sloshing-of-cylindrical-tank-seismic-acceleration-2008-F

    http://www.simulia.com/download/scc...indrical-tank-seismic-acceleration-2008-F.pdf
    Modal analysis of conical shell filled with fluid
    https://www.researchgate.net/publication/245039774_Modal_analysis_of_conical_shell_filled_with_fluid
    ____________________________________
    C3- Ghi chú: Hiểu được Áp dụng trong thực tế nào ?
    water storage tank for seismic Analysis dùng để phân tích lò hạt nhân trong Nulear Power Plant, tầu ngầm, tầu chiến lớn ... dùng thêm lò nguyên tử nầy !
    Hoặc các bình bầu lớn trử dầu, Gaz ... Những chương trình nầy ko có ở VN !! dùng bên ngoài !
    Phải biết tìm hiểu nhu cầu kỹ nghệ, còn cần thiết những gì >> biết áp dụng kiên thức có được, để giãi quyết những vấn đề khó , ít người làm được (Top secret).

    Ko Ai dạy "chùa" cho đâu . Khi được người ta quan tâm và cần đến, thì bạn mới là chuyên gia cao cấp thứ thật)
     
    ginb and Duc Dinh like this.
  8. ginb

    ginb Member

    Joined:
    Jan 11, 2017
    Messages:
    36
    Likes Received:
    51
    Ban Duc Dinh dịch rất tốt và rất kỳ công, mình đọc mà còn thấy nản không đọc hết :)
    Mình muốn thắc mắc mục đich của bạn khi dịch và gõ lại như thế này để làm gì?
    Mình thấy nếu mục đích là để tự học thì làm thế này khá tốn thời gian. Khi dịch chúng ta thường chú ý vào dịch chứ ít khi nghĩ đến ý nghĩa. Bạn đọc và thực hành sau đó đọc lại chắc sẽ học được tốt hơn là dịch
    Còn nếu mục đích để chia sẻ, giúp đỡ các bạn khác, cái này cũng là ý tốt nhưng quan điểm cá nhân của mình thì thật ra không nên. Muốn làm kĩ sư giỏi thì một trong những điều kiện bắt buộc là có khả năng đọc tài liệu nước ngoài. Thực tế mình hầu như không đọc tài liệu trong nước vì tài liệu ở nhà cũng chỉ là góp nhặt, dịch từ tài liệu nước ngoài. Trình độ những chuyên gia VN vẫn luôn đi sau thế giới, đó là thực tế. Vì vậy giúp đỡ các bạn sinh viên theo cách này cũng không hẳn là ý tưởng hay
    Vài lời góp ý ;)
     
    Duc Dinh likes this.
  9. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    Cám ơn anh ginb góp ý.
    Em đọc hiểu trước, rồi sau đó dịch lại sau để tiện ghi nhớ. Phần CEL này có nhiều câu rất khó chịu ạ, nên cần note lại. Ebook bình thường thì em ko dịch vì rất mất thời gian. E đọc tài liệu tiếng anh cũng gần 8 năm rồi.
     
    ginb, umy and Persious like this.
  10. ginb

    ginb Member

    Joined:
    Jan 11, 2017
    Messages:
    36
    Likes Received:
    51
    Vậy thì mình khuyên bạn chỉ note lại những ý chính thôi, đó là cách mình vẫn làm khi tự học. Lúc đọc lại bạn cũng sẽ tiết kiệm được thời gian rất nhiều.
     
    Duc Dinh and umy like this.
  11. ginb

    ginb Member

    Joined:
    Jan 11, 2017
    Messages:
    36
    Likes Received:
    51
    Ví dụ mình tự học hoàn toàn ANSYS và mình cũng tạo 1 file Excel để note lại những ý chính. Đến nay file đã hơn 1000 dòng dù mình chỉ lưu các ý chính. Mình đã tự giải quyết được khá nhiều bài toán thực tế trong công việc.
    Đây là trang web facebook mình tạo, chỉ nhằm mục đích như 1 blog note lại một vài thứ đã làm và trao đổi với những ai quan tâm. Tiếc là hầu như toàn mình tự độc thoại :oops:
    https://www.facebook.com/KCT.ANSYS/
    Mình ko post lên diễn đàn vì nhiều khi mình lưu những cái linh tinh và để ở chế độ ẩn
     
    Persious, Duc Dinh and umy like this.
  12. Duc Dinh

    Duc Dinh Member

    Joined:
    Oct 3, 2010
    Messages:
    26
    Likes Received:
    26
    Kỹ sư kết cấu bên mình thực sự chưa mạnh anh ginb à. Ansys hay Abaqus thì chỉ một số giảng viên, các kỹ sư làm trong lĩnh vực CAE và một số sinh viên biết thôi. Bài toán local check hầu như họ ít quan tâm.
     
  13. Persious

    Persious Active Member Staff Member

    Joined:
    Jul 28, 2017
    Messages:
    105
    Likes Received:
    123
    Thì ra anh Ginb là Admin quản lý page Kết cấu Thép và ANSYS ạ. Page đó rất hay, em cũng hay đọc mấy bài của anh review về một số đầu sách hay về kết cấu và đặc biệt là ANSYS APDL và cũng giới thiệu nhiều về 1 số ứng dụng thực tế bên kết cấu!!!
     
    Duc Dinh likes this.
  14. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 2, 2019
    Tiểu đề: dòng chảy

    Trước kia có 3 mềm độc lập chuyên môn tính dòng chảy:

    1) Fluent
    2) Star-CD = STAR-CCM+
    3) CFX
    Ngoài ra ADINA, ABAQUS, ANSYS.Flotran ... cũng tính được . Nhưng vấn đề cạnh tranh thương mãi Ansys Company gồm thâu CFX và Fluent, Star-CD đổi thành STAR-CCM+ .
    Những mềm khác như Solidwork, Hyperwork ... để canh tranh cũng phát triển mạnh thêm về dòng chảy ...
    ____________________________________________________
    - Bạn Kiêu Phong bên VUDSE có cho tủ sách tư lớn về cơ học chất lưu fluid Dynamics
    https://drive.google.com/drive/folders/1OOQfafGdrxk2Zx97Wh3s8NbXhY4JY4nR
    __________________________________________________
    - Câu hỏi của Phạm phong bên VUDSE: https://www.facebook.com/groups/vudse/
    Em chào mọi người, em có câu hỏi này mong mọi người giải đáp giúp.
    Theo em tìm hiểu thì Ansys có 2 công cụ mô phỏng CFD rất mạnh là Ansys CFX và Ansys Fluent, cả 2 đều dùng phương pháp thể tích hữu hạn.Vậy 2 công cụ này khác nhau ở điểm nào ạ ?

    _____________________________________________
    - Có thắc mắc tương tợ bên: ANSYS Student Community
    https://studentcommunity.ansys.com/thread/what-are-the-differences-between-cfx-and-fluent/
    Gishnutr: What are the differences between CFX and Fluent ?
    Hi All,
    I am a Fluent user. I have never tried CFX.
    1.What are the differences in using CFX and Fluent?
    2. Are they used for any specific kind of problems? If yes, why those problems are for CFX/Fluent?
    Thank You.


    Rahul đáp:
    There is always something new to learn [​IMG].
    1. They are both equally good CFD solvers. Preference primarily depends on the physics of the flow and the user's familiarity with the solver. Below are some main differences that come to my mind right away thinking about the two solvers.

    • CFX cannot handle a true 2D mesh. It can handle a pseudo-2D mesh which would be a 1 element thickness 3D mesh. While Fluent can handle 2D meshes with no problems.
    • Fluent uses a cell-centered approach while CFX uses a vertex-centered approach. The point being is, Fluent is capable of handling polyhedral mesh and cutcell meshes while CFX sticks to just the traditional tetra and hexa mesh topologies.
    • CEL (CFX Expression Language) is also used with CFD-Post. So its easier to define algebraic equations and monitor them during your run with CFX. Fluent needs UDFs for customization which can complicate things for beginners. Fluent has post-processing capabilities of its own while CFX needs a dedicated post-processor.
    • Mesh Adaption capabilities are weaker in CFX compared to Fluent. In CFX, "Adaptive meshing is available for single domains with no GGI interfaces and limited physics".
    • Fluent is continuously worked upon by the engineers at Ansys and there is a significant improvement made with every new release. CFX definitely lacks the focus that Fluent gets from the developers, in my opinion.
    • Simulation acceleration with a GPU is possible in Fluent, while it doesn't benefit CFX.
    2. Both the solvers can handle most of the flow physics with some limitations for the both. I believe turbomachinery is one field where CFX has been proving its worth. Fluent is preferred for high Mach number flows (supersonic and hypersonic flows). Fluent has a lot more tutorials easily accessible, which makes learning it a tad bit easier. CFX has limited tutorials available making the learning process a bit harder for a beginner.
    Hope this helps! Rahul
     
    ginb, Persious and Duc Dinh like this.
  15. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 3, 2019
  16. ginb

    ginb Member

    Joined:
    Jan 11, 2017
    Messages:
    36
    Likes Received:
    51
    Page này mình tạo ra chỉ xem nó như blog thôi chứ không phải fanpage, nên mình k phải admin. Mình tạo ra để phục vụ cho việc học, tạo thêm động lực vì thỉnh thoảng công việc bận rộn lại quên. Khi gặp bài hay mà chưa kịp đọc mình dùng page để lưu lại đọc sau khá tiện. Nếu có ai cùng sở thích muốn bàn luận ( (cả ansys và kết cấu thép) cũng vui nhưng bây h chưa có nhiều.

    Muốn giỏi thì phải thực hành thường xuyên vào công việc. Mình hiện tại vẫn chỉ làm cho vui chứ công việc khá ít dùng, đồng nghiệp cũng không ai dùng cả. Chỉ vì công ty “lỡ” mua 1 bản nên giờ không dùng cungz phí :)
     
    umy and Persious like this.
  17. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 5, 2019
    Đồng nghiệp không "dám" dùng mà Anh ginb dùng được ... chuyên gia hơn người ở đó! :)

    Đưa lên lại vấn đề tính linear Buckling cho Plate and Shell- (bài viết #100, #104)
    - Các Eurocode 1993, ASME ...Vessel, DN ... Offshore, KTA ...Nuclear, đóng tầu thủy... >> các TC không có đầy đủ công thức để mọi trường hợp. Người biết dùng Ansys buckling giãi quyết được gần tất cả.

    Quà tết Kỷ Hợi thưởng anh ginb và các bạn thích Ans-apdl: một thí dụ đã làm : Shell buckling cho vận chuyển Vessel Bình bầu .
    ... còn tiếp....
     
    ginb and Persious like this.
  18. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 6, 2019
    Phân tích Vấn Đề :
    Steel 1.4435 fy=220 MPa fu=550 MPa
    Membran Pm < lim.Stress =147 Mpa
    Lokale Membran Pl und Pl+Pb < 1,5*lim Stress = 221 MPa
    Trọng lượng EG ca. 1,44 ton + 2000 Kg
    Atmosphär 1 bar Pressure 0,10 MPa
    Vận chuyển với gia tốc horizontal 1g und vertikal 1,5+1g > kiễm buckle

    1- Bản vẻ CAD được Import vào Ansys, dùng APDL chỉnh lai lập mô hình Shell 181



    upload_2019-2-4_19-11-42.gif

    upload_2019-2-4_19-11-42.gif

    upload_2019-2-4_19-11-42.jpg

    2- Tính static, kiểm Stress

    upload_2019-2-4_19-18-46.jpg

    Betrieb: max. stress equivalent Pl+Pb= 225 MPa > 221

    upload_2019-2-4_19-18-46.jpg
    Transport: max. stress equivalent Pl+Pb= 230 MPa > 221

    3- Tính Buckl of Shell


    upload_2019-2-4_19-21-47.jpg

    Betrieb Buckl faktor = 8,7 für Klöppelboden 8 mm => ok


    upload_2019-2-4_19-21-47.jpg

    Betrieb: Buckl faktor = ca. 9,8 für Mantelblech 8 mm => ok

    4- Codes
    /solu
    Time,1
    /tit, NSE-Vessel
    acel,,9810
    sfe,all,1,pres,,0.1
    ....

    fini
    !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
    /Post1
    resum
    alls
    /SHOW,PNG
    /GFILE,800,
    /RGB,INDEX,100,100,100, 0
    /RGB,INDEX, 80, 80, 80,13
    /RGB,INDEX, 60, 60, 60,14
    /RGB,INDEX, 0, 0, 0,15
    eplo
    /edge
    set
    plns,u,sum
    /devi,vector,off
    /psym,csys,0
    /GRAPHICS,power
    top
    /dsc,,1
    plns,s,eqv
    /cont,all,9,0,,200
    /rep
    /cont,all,9
    fini

    !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    /solu
    ntype,buckle
    /tit,NSE-Vessel
    bucopt,lanb,100,0.0
    pstres,on
    alls
    solve
    fini


    /solu

    /tit,NSE-Vessel Buckling_Betrieb
    expass,on
    mxpand,100,,,,yes
    save

    solve
    fini

    /post1
    resum
    alls
    /pbc,all,,0


    *DO, i, 1,100,1

    SET,, i
    plns,u,sum
    *enddo

    finiexit, nosave
    ____________________________________
    TIPS: dùng Ansys Shell Buckle thích hợp để kiểm tính Ổn định cho Silos, Tank Storage cho Dầu, Gaz ..., Phải có Lưc nén (trọng lượng, áp suất nén) ...mới tính được Buckl factors thì có thể kiểm được ... vượt trên Tiêu chuẩn !

     
    Duc Dinh, ginb and Persious like this.
  19. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 14, 2019
    TANK SLOSHING SIMULATION
    https://www.veryst.com/project/Tank-Sloshing-Simulation
    Vận chuyển bồn dầu trên xe tãi - nên kết cấu bồn (Tank) có vách ngăn thế nào ?
    ( Phần thưởng cho Cậu Duc Dinh !Abaqus CEL!)
    - Lý Thuyết: Phân tích (FEA) và mô phỏng (Simulation) với ABAQUS CEL / Time History
    http://ivt-abaqusdoc.ivt.ntnu.no:2080/v6.14/books/exa/default.htm?startat=ch02s01aex75.html
    - TL xem và lưu giử
    http://www.proffem.com/images/files/Sloshing in a tank modelled using SPH as an example in Abaqus.pdf
    - Video lập mô hình , trình diện kết quả




    Lưu Ý:
    - Tùy dạng bồn : Đứng , Nằm , vuôn, tròn vách ngăn, Vách cứng >> lập mô hình khác nhau
    - Chất lỏng (Fluid), Xăng, Nhớt, nước, LPG khí nén... có độ lỏng, trọng lượng khác nhau (Material Properties
    - Cpntact ở giửa Vách cứng và Fluid
    - hydrodynamic Forces tác dụng vào thành >> structural Analyse để tính độ dầy của thành bình.
    - Áp dụng thực tiển tính bình bầu khi nén vận chuyển trên Tầu thủy,kháng động Bình bầu trong điên hạt nhân ...
    - có thể dùng mềm khác như Altair Radioss, Adina, Ansys CFX, LS.Dyna , Opius ....

     
    Duc Dinh likes this.
  20. umy

    umy Well-Known Member

    Joined:
    Sep 27, 2016
    Messages:
    629
    Likes Received:
    815
    Last edited: Feb 16, 2019
    Xem thêm:

    1- CASE STUDY ON TANK SLOSHING
    (Ansys Fluent)
    https://www.cpdlr.com/notes-articles-engineering/308-case-study-on-tank-sloshing.html

    Umy Tips: Chỉ dẩn thêm cho KS CAE -giỏi trở thành chuyên gia biết phân tích FEA thực tiển.
    - Time History: tác dụng gia tốc Theo thời gian
    - Thể khí Air và chất dầu lỏng kerosene phải có Density (tỷ trọng) và Víscosity (độ nhớt)
    - vách cứng tuyệt đối >> muốn phân tích ứng suất (=: structural Analyse ), biết ghi lại áp suất (pressure) tác dụng vào vách cứng >> chuyển mô hình vách đàn hồi (elastic Shell) có material property để phân tích !


    2- TUTORIAL 10: Simulation of Multiphase problem with ANSYS CFX: Sloshing in a Tank
    Khai Chau Nguyen



    3- 20100035085 Propellant Sloshing Parameter Extraction from CFD Analysis
    https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100035085.pdf
     
    DOTIEP and Duc Dinh like this.

Share This Page

Users Viewing Thread (Users: 0, Guests: 0)

Loading...