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1、WORD格式11.5 基于外表的流体模型“基于流体腔外表：概述， “第 11.5.1“液腔的定义，“第 11.5.2“流体交换的定义， “局部 11.5.3“打气筒的定义，局部 11.5.4专业资料整理WORD格式11.5.1 surface-based流体腔：概述概述基于外表的充液腔是由：用标准有限元法对充液构造进展建模；利用外表定义来提供充液构造的变形和流体在构造腔边界上施加的压力之间的耦合；定义流体行为；使用流体交换定义来模拟流体在腔和环境之间或多个腔之间的流动；使用充气器定义将气体混合物注入流体腔以模拟汽车平安气囊的膨胀。基于外表的流体腔能力可以用来模拟液体或充气构造。 它取代了基于元
2、件的静液腔能力的功能，不需要用户定义流体或流体元素。介绍在某些应用中，可能需要预测充液或A 的机械响应。充气构造。例如压力容器，液压或气动驱动机构，汽车平安气囊。解决此类应用程序的一个主要困难是构造变形与含流体对构造的压力。图 1 说明了一个简单的 11.5.1 对系统外部进展流体填充构造的例子荷载 .构造的响应不仅取决于外部载荷，还取决于压力。由流体施加的，而流体又受构造变形的影响。基于外表流体腔能力提供了分析腔体可以使用的情况所需的耦合。假设完全由具有一样性质和状态的流体填充。应用与意义空腔内的空间变化不能用这个特性建模。例如，考虑流体 -构造相互作用和耦合 Eulerian Lagran
3、gian 能力的应用涉及晃动和波传播通过流体见“欧拉分析，“第 14.1.1 条；“流体构造互动中的“协同仿真：概述，“第 17.1.1；和“流体构造的协同仿真和共轭传热，局部 17.3.2。专业资料整理WORD格式离散液腔流体腔的边界由一个基于单元的外表定义，外表法线指向腔内。底层元素可以是标准的固体或构造元素，也可以是外表元素。外表元素可以用来模拟构造中的空洞或填充刚性区域。在刚性或其他承载元素不存在见“外表元素，局部 32.7.1。护理当使用外表元素，使节点完全被唯一的外表包围时，必须使用该元素。元素有适当的边界条件。considertheexamplepresentedinfigure
4、11.5.11。 solidelementsaredefinedonthetopandsideof图 2 说明，腔 11.5.1。在底部刚性边界上定义了一个曲面单元。没有标准元素存在的空洞。节点位于对称轴的交点处。腔的下刚性边界必须被约束在r 和 z 方向是因为它仅与外表元素相连接。定义空腔的外表是基于底层固体和外表元素。在 Abaqus 中，可以将额外的用户定义卷添加到实际或几何体中。空腔体积。如果腔的边界不是由一个基于单元的外表定义的，流体腔被假定有一个固定的体积等于附加的体积。定义空腔参考节点的位置一个被称为空腔参考节点的单一节点与流体腔相关联。这一腔的参考nodehasasingled
5、egreeoffreedomrepresentingthepressureinsidethefluidcavity。thecavityreference节点也用于计算腔体体积。如果空腔不受对称平面的约束，那么定义空腔的外表必须完全。封闭空腔以确保其容积的正确计算。在这种情况下，空腔的位置参考节点是任意的，不必在空腔内。如果由于对称性，只有空腔边界的一局部用标准元素建模，腔参考节点必须位于对称平面或轴线图11.5.1 2。如果多个专业资料整理WORD格式对称平面存在，腔参考节点必须位于对称的交点上。飞机图 11.5.1 3。对于轴对称分析，空腔参考节点必须位于对称轴。这些要求是流体腔未完全封闭的
6、结果。定义空腔的外表。有限元计算采用体积元法对基于外表的空腔进展有限元计算。在“流体静压计算描述，“ ABAQUS理论指导第 3.8.1。体积腔的元素是由 Abaqus 利用外表小面几何和你定义的空洞参考节点。在Abaqus / 标准中，外表刻面用以下元素类型：fax2 和 F2D2这是线性，两级，轴对称和平面元素，分别和 f3d3 和 f3d4这是线性的，分别为3 - 4 节点三维元素， 。Abaqus 的二阶刻面进一步细分为多个线性面或元素 .液腔的行为流体填充腔中的流体的行为可以基于液压或气动模型。水力模型可以模拟几乎不可压缩的流体行为。Abaqus / 标准中的不可压缩行为。通过定义一
7、个体积来引入压缩性。模量。气动模型是以理想气体为根底的。气体可以由多个物种来定义。在 ABAQUS /显式中，你可以指定气体的温度，或者根据绝热行为假设。具有绝热温度更新的多物种理想气体是汽车平安气囊的适宜模型。模腔流入或流出的模型ABAQUS中有许多方法来模拟流体进出腔。流量可以是specifiedasaprescribedmassorvolumefluxhistoryorcanmodelphysicalmechanismsduetoapressuredifferentialsuchasventingthroughanexhaustorificeorleakagethroughaporous
8、fabric。 fluidexchange定义用于此目的，可以模拟流体腔与其周围环境之间的流动。两液腔之间见“流体交换的定义，“局部 11.5.3，详情。此外 ,ABAQUS/Explicit 有能力模型充气机用于汽车平安气囊的展开。专业资料整理WORD格式可以直接指定充气器上的条件，也可以使用罐试验数据见“充气机定义。第 11.5.4，详情。模拟多室许多充液系统，如气囊，有多个腔室，流体在腔室之间通过孔或织物泄漏流动。在其他情况下， 将一个单独的物理室分割成多个腔室，并用假想的壁来模拟整个物理室的压力梯度是有利的。一些虚拟泄漏机制通过室间墙可以被定义以获得合理的行为。当模拟气囊的复杂展开时，
9、这可能是一种有用的建模技术。为了模拟多个腔室， 为每个腔室定义一个流体腔， 并将流体腔与适当的流体交换定义联系起来。专业资料整理WORD格式平均性能的多室模型可以输出如果要求见“液腔的定义，“第11.5.2，详情。专业资料整理WORD格式在动态过程中定义流体惯性流体腔内的流体惯性或空穴之间流体交换的惯性不会自动考虑在内。为了增加惯性效应，在腔体边界上使用质量单元。你应该确保总的附加质量相当于腔中流体的质量， 质量元素的分布是构造承受荷载的分布流体质量的合理表示。只有流体惯性的整体效应可以被建模； 腔中的均匀压力假设使得不可能模拟任何压力梯度驱动的流体运动。因此，该方法假定鼓励的时间尺度与流体的
10、典型响应时间相比非常长。涉及空腔边界的接触模拟如果从空腔中取出大量流体或围绕空腔的材料是非常灵活的， 空腔可以局部塌陷， 并且空腔壁的局部可以彼此接触。通过使用 Abaqus 现有的标准技术来模拟接触，可以有效地处理空腔壁的自接触和与周围构造的接触。专业资料整理WORD格式ABAQUS/Explicit 也能说明堵塞流出由于接触外表的空腔液交换的定义，“局部 11.5.3。见“占堵塞由于接触界面中的“体专业资料整理WORD格式解释负特征值消息在某些应用程序中，在求解过程中会遇到负本征值。这些负的本征值并不一定意味着超过了分叉或屈曲载荷。如果预测响应似乎是合理的，这些消息可以忽略。详细描述如何负
11、特征值可以开发静压流体元问题的解决在“流体静压的计算方法中，“ABAQUS理论指导第3.8.1。程序基于外表的流体腔的能力可以用在除了耦合孔隙流体扩散/ 应力分析程序以外的任何程序见“耦合孔隙流体扩散和应力分析，“局部 6.8.1。初始条件初始流体压力和温度可指定见“初始条件在Abaqus / 标准和 ABAQUS/Explicit局部 34.2.1。对于理想气体，初始压力表示高于或超过环境压力的压力表。专业资料整理WORD格式初始温度应在所使用的温标中给出。绝对零度的温度X围，对于理想气体另行规定见“液腔的定义，“第 11.5.2。如果膜元件作为流体腔的根本元素，参考网格 IMM 也可以指定
12、 见“初始条件在 Abaqus/ 标准和 ABAQUS/Explicit局部 34.2.1。边界条件空腔参考节点的自由度自由度8是问题的主要变量。因此，可以通过定义边界条件的规定见“边界条件在Abaqus / 标准和 ABAQUS/Explicit部分 34.3.1，其方式类似于构造节点位移可以规定。处方的压力腔参考节点相当于施加均匀压力腔边界采用分布式负载定义见“分布载荷， 局部 34.4.3。如果压力是用边界条件规定的， 那么流体体积自动调节以填充空腔 即，流体被假定为进入并离开所需的腔以维持规定的压力 。这种行为对于在引入流体作用之前变形的空腔是有用的。在随后的步骤中您可以删除在自由的压
13、力程度的边界条件参见拆卸边界条件 在“边界条件在 Abaqus / CFD，局部 34.3.2，因此“封与当前的流体体积的腔。荷载分布式压力和身体的力量， 以及集中的节点力， 可应用于充满液体的构造， 如在集中荷载描述局部 34.4.2，和“分布载荷，局部 34.4.3。预定义场预定义的温度场和用户自定义场变量可以为充满液体的构造和封闭的流体的定义， 如“预定义场描述局部 34.6.1。温度流体温度可在所有的指定参考节点腔预定义的字段见“预定义温度在“预定义字段，局部 34.6.1，除非一个绝热过程是指定或耦合温度位移程序是用。应用和初始温度之间的任何差异都会引起气动流体的热膨胀，如果给定热膨胀系数，那么会对液压流体产生热膨胀。一个特定的温度场也可以影响温度相关的材料性质，如果有的话， 对于流体填充的构造和封闭流体。场变量用户定义的字段变量的值可以在所有腔参考节点指定见 “预定义场变量
