ABAQUS仿真軟件經(jīng)典案例——水滴入水分析

【水滴入水分析】是ABAQUS中歐拉體做的一個(gè)非常有意思的案例。

模型了解

在做這個(gè)案例之前，首先要清楚了解ABAQUS的有限元分析流程：

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ABAQUS有限元分析流程

前處理

1. 模型構(gòu)建

對(duì)于水滴、水池、空氣域均屬于歐拉體，在ABAQUS仿真軟件中，歐拉體是一個(gè)單一的部件，因此在操作時(shí)需要對(duì)各區(qū)域做模型共節(jié)點(diǎn)的設(shè)定。我們知道ABAQUS自身網(wǎng)格劃分能力相對(duì)較差，因此在做水滴之前，需要將網(wǎng)格采用Hypermesh進(jìn)行劃分，再將HM得到的網(wǎng)格導(dǎo)入到ABAQUS中，這樣就能得到我們需要的網(wǎng)格了，準(zhǔn)備工作就緒：

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網(wǎng)格模型

由于HM導(dǎo)出的模型自帶裝配體網(wǎng)格以及部件模型，所以在前處理的過程中我們只需要再添加材料屬性即可。

2. 材料參數(shù)的定義

（1）創(chuàng)建材料

接下來就是具體操作步驟了，首先，我們?cè)赑roperty模塊中，單擊Create Material創(chuàng)建材料，這里的密度（Density）設(shè)定為1000，狀態(tài)方程（Eos）如下圖所示，粘度系數(shù)設(shè)置為0.01。

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材料參數(shù)設(shè)定

（2） 創(chuàng)建截面

接下來，我們需要在Property模塊中，單擊Create Section創(chuàng)建截面，類型選擇為Solid-Eulerial，在Edit Section對(duì)話框中再選擇材料類型，如下圖所示即可：

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截面創(chuàng)建

（3） 指派截面

完成以上兩個(gè)步驟后，接下來就可以在Property模塊中，單擊Assign Section完成截面指派了。

2. 求 解

（1） 求解器的設(shè)定

在第二個(gè)步驟中，需要注意的是，求解器的設(shè)定，首先我們?cè)赟tep模塊中通過Create Step創(chuàng)建動(dòng)力顯式分析步，求解時(shí)間需要設(shè)定為0.3s，其余參數(shù)保持默認(rèn)即可。

（2）連接關(guān)系的構(gòu)建

這個(gè)步驟保持默認(rèn)即可，無需額外設(shè)置。

3. 邊界條件的設(shè)定

（1） 位移邊界條件

位移邊界的條件，需要我們?cè)贚oad模塊中，通過Create Boundary Condition創(chuàng)建Symmetry/Antisymmetry/Encastre進(jìn)行約束，選則模型四周節(jié)點(diǎn)施加法向進(jìn)行約束；然后再次創(chuàng)建Symmetry/Antisymmetry/Encastre，選擇水池底面施加完全固定約束即可。

（2） 載荷邊界條件

通過Create Load，類型為Gravity，施加重力載荷，就完成了載荷邊界的條件設(shè)定。

（3） 預(yù)定義邊界條件

單擊Create Predefined Field創(chuàng)建預(yù)定義場(chǎng)，類型選擇為Material assignment，按下圖所示進(jìn)行設(shè)定即可：

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材料指派

這時(shí)候，我們需要再次單擊Create Predefined Field來創(chuàng)建預(yù)定義場(chǎng)，類型選擇為Velocity，選中水滴節(jié)點(diǎn)，施加向下4m/s的初始速度即可。

然后，關(guān)鍵的一步，是要切換到Job模塊，再創(chuàng)建作業(yè)并提交求解就可以了。

后處理

1. 結(jié)果動(dòng)畫

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結(jié)果動(dòng)畫

這時(shí)候，我們需要通過控制網(wǎng)格尺寸，將滴落動(dòng)畫的結(jié)果展示出來，如下圖所示：

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動(dòng)畫效果

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審核編輯：符乾江