SPH粒子教程

Ls-dyna中无网格法的一点心得前处理：一.采用ls-prepost在ls-prepost中第7页有sphgen的功能，利用这个功能可以建立一些简单的无网格模型。操作具体步骤是：1．选择sphgen，出现如图1的菜单，选择其中的new，表示新建一个无网格的命令。可以看到下面有几个选项：box，sphere，cylinder，sketch图12．选择box，出现如图2所示的菜单，即为创建一个具有长方体形的无网格模型。图2可以看到有坐标x，y，z，而且标号为x1，x2，y1，y2，z1，z2，表示以p1点（x1，y1，z1）起点，以向量（由（x1，y1，z1）指向（x2，y2，z2））为对角线创建一个长方形的box。NX,NY,NZ表示X,Y,Z方向的sph粒子的数量。Boxname和partid都需要用户制定，当给定part的id，比如“1”后，即表明创建的sph单元属于part1，然后点“enter”，可以看到materialid也被激活，可以看到如图3的标识，点击这个按钮，就可以为这个part选择相应的材料了。图3点这个按钮出现如图4的对话框，选择一种材料，如elastic，点击edit，出现如图5的窗口图4图5可以选择add，或者newid，新建一种材料，比如点击add，可以看到mid的选项下面出现了1的标号，代表材料id为“1”，然后填写相应的属性，填写完成选择“accept”，表示接受这种材料类型。如果还要创建，那么选择“add”，如果想保持当前的数据，只是想把材料id改为别的数值，那么点击“newid”。创建了材料之后，选择done推出当前窗口，再选择done结束材料的创建。在sph的主窗口下，选择apply，可以看到我们创建的box形的sph模型，出现在窗口中，如图6所示。如果不选择“done”，可以继续创建sph模型。图63．我们现在创建的box使用的缺省尺寸1，1，1。用户可以根据需要采用不同的尺寸和sph的数量。4．现在所创建的仅仅是sph的几何模型，对于属性的定义还要采用其他的关键字，比如section_sph。下面就section_sph的一些参数谈一下应用。在ls－prepost的第三页有各种关键字的定义。选择“*section”，进行单元属性的定义。在弹出的菜单中选择sph，点击edit，我们进行sph单元属性的定义。与材料定义一样，出现了如图7的窗口，点击add，表示新建一个*section_sph的属性。图7需要填写的参数有：i.CLSH：这是用于确定smoothlength的一个常数。通常用缺省的1.2就行。这个常数的用途可能是这样的：在开始的时候，程序根据当前的粒子的间隔确定一个例子间隔的最大值，把它作为sph法的最初的光滑长度，CLSH是最初的光滑长度的系数，有点类似于显示积分中步长的确定，如果实际步长大于初始光滑长度，那么采用CLSH给初始光滑长度增加倍数，以满足程序的需要。ii.Hmin，Hmax和CLSH的原理是一样的，都是调整smoothlength的参数。iii.SPHINI是强制的初始步长，如果采用这个步长，那么程序中就不会自动计算步长，而是一直使用这个SPHINI的大小作为SMOOTHLENGTH。iv.Death：sph粒子消亡的时间v.Start：sph粒子开始的时间这两个参数，是设定sph算法的作用时间的，可以设定什么时候sph法有作用，什么时候sph法结束。设定完这些参数后，点击“accept”，表示接受这些设定。然后点击done推出section_sph的定义。5．把所创建的*section_sph付给相应的part。还是在当前页，选择“*part”，如图8。选择part【1】，点edit，弹出如下窗口，如图9。图8图9把secid给值为1，表示将刚才创建的section付给了part1。出现提示，点击replace。这样我们就完成了一个sph有限元模型的创建过程，包含几何，单元属性，材料属性的有限元模型。6．Control_sph的用法在当前页点击“*control”，在当前窗口中选择sph，点击cre/edit，进入“control_sph”的创建菜单，如图10所示。图10关于其中参数的说明：i.NCBS，表示搜索sph时的循环次数ii.Boxid，表示在这个box里面sph参与计算，而出去了就不对模型有贡献。这两个的意思有些类似于contact的搜索过程iii.Dt和section_sph中的death一样iv.Dim，设定有限元模型的维数，3表示三维有限元模型，2表示平面问题，－2表示2维轴对称。对于2d的应用而言，模型必须建立在xy平面中。v.Start和section_sph中的功能一样vi.MAXV，粒子允许的最大速度，如果超过了这个速度，粒子就会失效。7．在ls-dyna970中还增加了symmetry（对称条件的定义），sph_flow的设定，我没有试过，以后有时间我会试一下的。二．后处理Sph的后处理可以以下几步实现。1．定义ASCII关键字中的sphout2．通过*database_history_sph(_set)，定义输出那些sph单元。3．利用ls-prepost中第一页的ASCII菜单，把sph调入到后处理中来。如图11，12所示，在file右侧的列表中选择sphout，然后点load，载入sph的结果文件。其中结果分为两个部分，一个是stress，一个strain。由如图13所示的图标控制。可以进行sph的后处理。图11图12图13以上是我对sph法的一些体会，只是我个人的理解，如果哪里不对，请大家指正。同时也殷切的希望多和大家交流和分享。