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1、AUTODYN-Chapter-10-AUTODYN-Chapter-10-Euler-Lagrange-Euler-Lagrange-作用作用( (流流固耦合固耦合) )Euler-Lagrange Interactions10-2ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualBlended cells自动耦合自动耦合拉格朗日体的（Lagrange part）整个外表面自动和欧拉进行接触欧拉施加压力给拉格朗日欧拉施加的压
2、力通过拉格朗日表面进行积分得到节点力拉格朗日相当于给欧拉施加了流动约束 它们之间不考虑摩擦部分覆盖的单元被自动合并（ Blended）自动接触能够考虑侵蚀Euler-Lagrange Interactions10-3ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual拉格朗日部分(Lagrange Parts )通过覆盖欧拉网格的体积(volumes)和面(faces)将流动约束施加给欧拉物质(Euler Parts)为了流动约
3、束有效时间，拉格朗日部分的厚度必须大于欧拉单元的尺寸要达到最好的耦合效果，拉格朗日单元尺寸应该大于欧拉单元尺寸推荐的比例为 2:1 欧拉流动约束欧拉流动约束Euler-Lagrange Interactions10-4ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualFixed (anchor) pointsCovered region多边形耦合多边形耦合-Polygon Coupling仅适用于在2D欧拉多边形（Polygo
4、n）就相当于给欧拉施加的约束 不考虑摩擦多边形的点可以固定 (anchored) 也可以附着在拉格朗日面得节点上多边形耦合必须在2D 欧拉-壳(EulerShell )作用中使用如果没有欧拉-壳(EulerShell )作用自动耦合式更好的选择多边形耦合不能考虑侵蚀Euler-Lagrange Interactions10-5ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualEULERSHELLLAGRANGE多边形的例子多边
5、形的例子Euler-Lagrange Interactions10-6ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual耦合类型None自动-Automatic (polygon free)容易使用可以考虑侵蚀必须应用于整个模型不能用于壳多边形不能考虑侵蚀能够用于Lagrange, ALE 和 Shell 没有欧拉子循环2D 流固耦合设置菜单流固耦合设置菜单Euler-Lagrange Interactions10-7ANSY
6、S, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualLagrangeEuler速度云图速度云图压力云图压力云图例子例子: 冲击波对墙的冲击变形 (2D)Euler-Lagrange Interactions10-8ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual多物质
7、欧拉 : 炸药+空气（HE + Air)拉格朗日 : 混凝土例子例子: 爆炸侵彻混凝土爆炸侵彻混凝土 (2D)Euler-Lagrange Interactions10-9ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual接触接触, 侵蚀侵蚀 和和 耦合可以在分析中同时使用耦合可以在分析中同时使用 (必须使用自动耦合)结构的失效和破片的飞散流体/气体通过失效/破碎的部分泄露出去包含有冲击波载荷和结构碰撞载荷软件的主要优势之一接
8、触接触, 侵蚀侵蚀 和和 耦合耦合Euler-Lagrange Interactions10-10ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual耦合类型刚性全耦合弱耦合欧拉子循环 欧拉爆轰波求解器多物质欧拉求解器厚度壳欧拉爆轰波求解器多物质欧拉求解器3D耦合菜单耦合菜单Euler-Lagrange Interactions10-11ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All r
9、ights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual拉格朗日网格通常用于固体模型；高声速-时间步长小欧拉网格通常用于流体的流动；低声速-时间步长大因此，欧拉时间步长大于拉格朗日步长；不用子循环的话，将以拉格朗日的时间步长作为所有计算的时间步长(包括欧拉)；太小的时间步长容易引起欧拉求解过多的耗散。子循环用来优化拉格朗日和欧拉时间步长；拉格朗日网格用小时间步长更新计算；拉格朗日用大时间步长更新计算；使用优化时间步长可以减少耗散。欧拉子循环欧拉子循环Euler-Lagrange Interactions10-12ANSYS
10、, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual壳壳单元在流固耦合中，定元在流固耦合中，定义人工厚度来人工厚度来进行欧拉耦合行欧拉耦合必须为壳定义人工厚度人工壳单元厚度必须至少是它周围欧拉单元最小尺寸的两倍人工厚度与物理模型的厚度是不同的对多个壳连接时，默认壳法线方向可以不考虑 厚度壳厚度壳 No Join Default Join Custom JoinEuler-Lagrange Interactions10-13ANSYS, I
11、nc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual壳 厚度壳欧拉体积分数 变形壳厚度壳厚度壳Euler-Lagrange Interactions10-14ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual使用拉格朗日或Fill Parts建立固定的刚性几何体拉格朗日可以在A
12、UTODYN中生成，也可以从外部导入 (比如从 Workbench)用来定义覆盖的部分分析过程中覆盖的部分不改变非常有效耦合类型耦合类型: 刚性刚性Euler-Lagrange Interactions10-15ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual耦合类型耦合类型: 全耦合全耦合拉格朗日和欧拉网格进行动态相互作用覆盖的体和面在每个时间不均参与计算效率没有刚性耦合高为有效的载荷周期进行耦合计算不需要欧拉网格时，将其
13、删除Euler-Lagrange Interactions10-16ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual砖混结构的炸药库中27吨炸药爆炸 (ESH) 欧拉冲击波求解器全耦合全耦合 - 建筑物中爆炸建筑物中爆炸Euler-Lagrange Interactions10-17ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27
14、, 2009Inventory #002665Training Manual气体在膛内流动，出口处膨胀泄压欧拉冲击波求解器全耦合全耦合 - 内弹道内弹道Euler-Lagrange Interactions10-18ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual炸药和水用多物质欧拉求解器钢质筒使用拉格朗日求解器全耦合全耦合- 水下爆炸水下爆炸Euler-Lagrange Interactions10-19ANSYS, In
15、c. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualBeam ReinforcementsLagrange ConcreteEuler Blast全耦合全耦合 - 爆炸侵彻钢筋混凝土爆炸侵彻钢筋混凝土Euler-Lagrange Interactions10-20ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #0026
16、65Training Manual全耦合全耦合- 地雷爆炸地雷爆炸空气爆炸全耦合破片碰撞接触侵蚀余留的惯性Euler-Lagrange Interactions10-21ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual全耦合全耦合 爆炸侵彻爆炸侵彻 RPGRPG爆炸冲击波和破片对CFRP翼箱的破坏空气中爆炸采用冲击波求解器RPG壳体 (破片) 和翼箱采用拉格朗日求解器流固耦合接触+侵蚀 Calculation perform
17、ed by the Ernst-Mach InstituteEuler-Lagrange Interactions10-22ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual手榴弹的爆炸和破片管式炸弹爆炸和毁伤效果Courtesy AF Safety Center and the AF Research Lab 全耦合全耦合 IED爆炸爆炸Euler-Lagrange Interactions10-23ANSYS, Inc.
18、Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualStandard GlazingPolycarbonate GlazingTest in Large Blast Simulator全耦合全耦合 玻璃碎片玻璃碎片有效减低飞散玻璃碎片的危险，德国国防部对各种汽车玻璃进行了安全评估 :完整汽车模型试验AUTODYN 模拟Euler-Lagrange Interactions10-24ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS,
19、Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual全耦合全耦合 刚体碰撞刚体碰撞刚性弹冲击平板刚体欧拉耦合Euler-Lagrange Interactions10-25ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual全耦合全耦合 水下爆炸水下爆炸水下爆炸对舰艇的影响刚体欧拉耦合刚体壳水和空气使用3D多物质欧拉Euler-Lag
20、range Interactions10-26ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual全耦合全耦合 水面爆炸对舰艇的影响水面爆炸对舰艇的影响靠近舰艇的空气中爆炸刚体欧拉耦合刚体壳水和空气使用3D多物质欧拉Euler-Lagrange Interactions10-27ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 20
21、09Inventory #002665Training Manual全耦合全耦合 爆炸对舰艇壳体的冲击变形爆炸对舰艇壳体的冲击变形靠近舰艇的空气中爆炸刚体欧拉耦合刚体壳水和空气使用3D多物质欧拉Euler-Lagrange Interactions10-28ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training ManualLPG Tanker ExplosionCDC (Certain Dangerous Cargoes) Barge Exp
22、losionPassenger Ferry全耦合全耦合 - 运输船爆炸应用运输船爆炸应用Euler-Lagrange Interactions10-29ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual欧拉给拉格朗日施加一个压力场，作为拉格朗日的边界条件 第一步: 欧拉计算结构可以是 Lagrange, ALE, Shell 或者 Fill Parts 3D压力场被顺序存储在压力场文件中第一个场文件包含有欧拉的集合数据第二步:
23、 拉格朗日计算场文件中的压力作用到拉格朗日的外面表拉格朗日表面初始位置和欧拉单元之间进行场的自动映射两个场文件之间的压力数据通过自动线性插值得到耦合类型耦合类型: 弱耦合弱耦合Example High pressure expansion around a metallic ring in enclosed boxEuler-Lagrange Interactions10-30ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual
24、弱耦合例子弱耦合例子第一步: 欧拉计算创建场文件第二步: 拉格朗日计算应用场文件Euler-Lagrange Interactions10-31ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual快速耦合类似于完全的欧拉-拉格朗日耦合但是, 从拉格朗日没有反馈到欧拉网格；在整个加载阶段，偏差是很小的。快速耦合比较与完全耦合的优势 在一个欧拉计算以后，多个拉格朗日计算可以实现；降低了计算时间、提高了效率。弱耦合仅考虑压力数据的映射
25、当做节点力应用到拉格朗日网格仅施加在压力场文件描述的空间场文件名文件名: IDENT_#.ADF# 从0001开始弱耦合弱耦合Euler-Lagrange Interactions10-32ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual练习练习7 爆炸破坏混凝土爆炸破坏混凝土 目的目的: 完成爆炸破坏混凝土板的建模和计算完成爆炸破坏混凝土板的建模和计算步骤步骤:启动启动AUTODYN 初始设置初始设置 ，2D 轴对称轴对称
26、建立混凝土板（建立混凝土板（ Lagrange）建立炸药（建立炸药（ Euler）定义流固耦合定义流固耦合求解求解Euler-Lagrange Interactions10-33ANSYS, Inc. Proprietary 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.February 27, 2009Inventory #002665Training Manual练习练习8 - 舰艇爆炸舰艇爆炸 目的目的: 掌握爆炸和水下冲击波对掌握爆炸和水下冲击波对舰艇影响的分析方法舰艇影响的分析方法步骤步骤:在在 Explicit Dynamics (ANSYS)中建立模型
27、中建立模型数据输入数据输入 AUTODYN在在AUTODYN中建立欧拉中建立欧拉空间和炸药空间和炸药 AUTODYN中求解中求解进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎
28、么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时
29、这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅结束
