Стр. 1 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера

Стр. 2 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера СОДЕРЖАНИЕ Взаимодействие конструкция – жидкость Задание поверхности взаимодействия Группирование (слияние) элементов Технология быстрого расчёта взаимодействия (Fast Coupling) Разрушение поверхностей взаимодействия Вывод результатов

Стр. 3 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОНСТРУКЦИЯ - ЖИДКОСТЬ Стыковка лагранжева и эйлерова решателя производится посредством поверхности взаимодействия Поверхность взаимодействия – это своего рода оболочка, окутывающая конструкцию и отделяющая её от эйлеровой среды Поверхность взаимодействия является для эйлеровой среды подвижной границей Грани поверхности взаимодействия нагружаются вследствие воздействия на них материала эйлеровой среды Нагрузки на грани поверхности взаимодействия конвертируются в силы, действующие на узлы этой поверхности (которые являются в то же время и узлами лагранжевой части модели)

Стр. 4 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОНСТРУКЦИЯ - ЖИДКОСТЬ Эйлеров элемент Часть поверхности взаимодействия Первоначальный объём Новый объём, возникший вследствие рассечения элемента поверхностью взаимодействия

Стр. 5 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОНСТРУКЦИЯ - ЖИДКОСТЬ T ij Эйлерова ячейка оказывает давление на грань поверхности взаимодействия Зона перекрытия одной грани поверхности взаимодействия и одного эйлерова элемента F face = T ij · A F node = (1/4) · F face

Стр. 6 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ЗАДАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Поверхность взаимодействия (ПВ) должна быть замкнута Для обеспечения точности вычислений поверхность и объём покрытой фракции должны быть замкнуты. Это означает также, что недопустимы отверстия в ПВ Поверхность взаимодействия легко создаётся ПВ создаётся аналогично контактной поверхности – для её создания могут быть использованы оболочки и грани объёмных элементов Для создания замкнутой поверхности могут использоваться оболочки без физических свойств. Для этого в операторе PSHELL1 используется параметр (формулировка элемента) DUMMY ПВ может характеризоваться трением Нормали сегментов ПВ должны быть направлены во-вне Для выполнения этого условия при необходимости нормали автоматически реверсируются ПВ должна иметь первоначальный контакт с эйлеровой средой ПВ должна иметь начальный ненулевой объём Применение элементов PENTA и TETRA при использовании General Coupling и технологии Fast Coupling недопустимо

Стр. 7 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ПОВЕРХНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Оператор COUPLE указывает, что данная поверхность – поверхность взаимодействия конструкция – жидкость Пример: поверхность 100 – поверхность взаимодействия COUPLE, 1, 100, INSIDE, ON, ON Значение параметра COVER (поле 4 в операторе COUPLE)регулирует должна ли оболочка содержать жидкость (газ) внутри или, наоборот, вытеснять его во вне Пример: значение COVER=INSIDE означает, что оболочка препятствует попаданию жидкости (газа) внутрь неё Поверхность взаимодействия Inside Outside

Стр. 8 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ГРУППИРОВАНИЕ (СЛИЯНИЕ) ЭЛЕМЕНТОВ Поверхность взаимодействия режет элементы на части, вследствие этого возникают малые по величине объёмы Для предотвращения чрезмерного уменьшения шага (его величина зависит от размеров конечного объёма) часть элемента (конечного объёма), оставшаяся после разрезания вне поверхности взаимодействия, присоединяется к соседнему элементу (конечному объёму) Присоединение происходит, если остаток элемента меньше, чем первоначальный объём элемента, умноженный на параметр FBLEND (по умолчанию FBLEND=0,6667) Сгруппированные элементы (конечные объёмы) рассматриваются как один с массой, объёмом, энергией и импульсом равным сумме этих параметров соединённых частях

Стр. 9 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ТЕХНОЛОГИЯ FAST COUPLING В рамках модели взаимодействия General Coupling имеется технология быстрого расчёта взаимодействия – Fast Coupling Для включения алгоритма Fast Coupling используют оператор PARAM, FASTCOUP Работа алгоритма моделирования взаимодействия конструкция – жидкость (включая алгоритма группирования элементов) не отличается от обычного General Coupling Технология Fast Coupling на 50-90% быстрее обычного General Coupling Ограничения на параметры сетки: Эйлерова сетка должна быть ортогональна и ориентирована строго по осям глобальной системы координат (проверка этого осуществляется программой и даже небольшое отклонение от этого требования не допускается) Для построения эйлеровой сетки рекомендуется использование оператора MESH

Стр. 10 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера РАЗРУШЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Разрушение ПВ приводит к перетеканию материала сквозь неё Специальный оператор COUPLE1 для задания разрушающейся ПВ COUPLE1, 23, 4, OUTSIDE, ON, ON,,,, + +,, 1 Для моделирования разрушающейся поверхности взаимодействия необходимо: Применять ROE-решатель: PARAM, LIMITER, ROE, {…} Применять Fast Coupling: PARAM, FASTCOUP,, FAIL Использовать операторы COUP1FL (для задания условий разрушения ПВ) и COUP1INT (если необходимо использовать более одной ПВ) Плавное перемещение ПВ после разрушения Применение разрушающихся ПВ возможно при нескольких эйлеровых сетках (с разными материалами) Возможно моделирование взаимодействия нескольких эйлеровых сеток (регионов) через разрушающиеся ПВ Для реализации этой возможности необходимо использовать оператор COUP1INT Номер оператора MESH

Стр. 11 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВЫВОД РЕЗУЛЬТАТОВ Вывод результатов расчёта для поверхностей в файл временных зависимостей TYPE(SURF) = TIMEHIS SURFACES(SURF) = 50 SET 50 = 25 ELOUT(SURF) = VOLUME, AREA, PRESSURE, MASS TIMES(SURF) = 0.0, THRU, END, BY, 1.0E-5 SAVE(SURF) = Вывод результатов расчёта для поверхностей взаимодействия в архивный файл TYPE(CPL) = ARCHIVE CPLSURFS(CPL) = 44 SET 44 = 25 CPLSOUT(CPL) = PRESSURE, TEMPTURE TIMES(CPL) = 0.0, THRU, END, BY, 1.0E-3 SAVE(CPL) =

Стр. 12 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ПРИМЕР Ёмкость частично заполнена водой, вода и пространство над ней разделены алюминиевой диафрагмой; в части ёмкости, заполненной водой находится ВВ. После подрыва ВВ происходит разрыв разделительной диафрагмы и вода выбрасывается в верхнюю часть ёмкости ВВ Верхняя часть ёмкости Нижняя часть ёмкости Разделительная диафрагма

Стр. 13 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ START TIME=99999 CEND ENDTIME=2.0e-3 CHECK=NO TITLE= test_container for fast coupling TLOAD=1 TIC=1 SPC=1 $ Output result for request: elem TYPE (elem) = ARCHIVE ELEMENTS (elem) = 1 SET 1 = 1 THRU THRU THRU THRU 900 ELOUT (elem) = EFFPL-MID EFFPL-OUT EFFPL-IN EFFST-MID EFFST-OUT EFFST-IN, TXX-MID TXX-OUT TXX-IN FAIL-MID FAIL-OUT FAIL-IN TIMES (elem) = 0 thru end by 0.125e-3 SAVE (elem) = $ Output result for request: euler TYPE (euler) = ARCHIVE ELEMENTS (euler) = 2 SET 2 = ALLEULHYDRO ELOUT (euler) = XVEL YVEL ZVEL SIE PRESSURE FMAT TIMES (euler) = 0 thru end by 0.125e-3 SAVE (euler) = $

Стр. 14 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ TYPE(pres2) = ARCHIVE SAVE(pres2) = 9999 CPLSOUT(pres2) = XVEL,YVEL,ZVEL,PRESSURE,DENSITY,SIE,SSPD CPLSURFS(pres2) = 32 SET 32 = 1,2 times(pres2) = 0 THRU END BY 0.125e-3 $ $ Parameter Section PARAM,INISTEP,1.0e-7 PARAM,MINSTEP,1.0e-9 $ Tolerance between ale surface and lagrangian surface PARAM,STRNOUT,YES $ $ params defining new solver PARAM,LIMITER,ROE PARAM,RKSCHEME,3 $ $ param defining new coupling calculation PARAM,FASTCOUP,INPLANE,FAIL $ $ BULK DATA SECTION BEGIN BULK $ $ --- Define 2819 grid points --- $

Стр. 15 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ GRID GRID GRID GRID GRID GRID ……………………………. GRID $ $ $ --- Define 900 elements $ $ property set Aluminum CQUAD CQUAD CQUAD CQUAD …………………………………..

Стр. 16 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ $ ========== PROPERTY SETS ========== $ $ * Aluminum * PSHELL, 1, 1, 0.1 $ $ * water * PEULER1,2,,HYDRO,18 $ TICEUL,18,,,,,,,,+ +,SPHERE,400,2,4,7,,,,+ +,ELEM,500,2,5,6,,,,+ +,ELEM,600,2,6,5 $ SPHERE,400,,5.0,6.0,5.0,3.0 SET1,500,2001,THRU,35000 $ The EULER INSIDE THE bottom box is water

Стр. 17 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ1 SET1,600,35001,THRU,50000 $ THE REST OF EULER IS WATER TOO $ TICVAL,4,,DENSITY, ,SIE,8.618E09 $ Initialize explosive TICVAL,5,,DENSITY,0.0935E-3,SIE,0 $ SIE=0 for water $ use 3.206E08 for 14.7 psi, E08 for 23.3 psi TICVAL,6,,DENSITY,0.0935E-3,SIE,0 $ SIE=0 for water $TICVAL,7,,DENSITY,0.0935E-3,SIE,0 $ SIE=0 for water $ $ ========= MATERIAL DEFINITIONS ========== $ Material Aluminum id =1 DMATEP,1,2.5977E-4,10.5E+6,0.33,,,1,1 YLDVM, 1, FAILMPS, 1, 0.22 $ $ Material water id =2 DMAT, 29.35e-05, 2 EOSPOL, 2, $

Стр. 18 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ $ LBC-name = bottom_surface (water & explosive) ---- SURFACE, 1, ELEM, 3 SET1, 3, 1, THRU, 200, 301, THRU, 700 COUPLE1,1,1,OUTSIDE,,,,,,+ +,,1,,1 MESH,1,BOX,,,,,,,+ +,-0.2,-0.2,-0.2,10.5,10.5,10.5,,,+ +,30,30,30,,2001,2001,EULER,2 $ $ LBC-name = top_surface (air initially but then converted to water) SURFACE, 2, ELEM, 4 SET1, 4, 101, THRU, 300, 701, THRU, 900 $ COUPLE1, 2, 2, OUTSIDE,,,,,, + +,, 2,, 1

Стр. 19 Часть 16 – Модель взаимодействия General Coupling MSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Эйлера ВХОДНОЙ ФАЙЛ MESH,2,BOX,,,,,,,+ +,-0.2,9.8,-0.2,10.5,6.0,10.5,,,+ +,15,15,15,,35001,35001,EULER,2 $ COUP1FL,1,1.1463E-07,3.206E+08 $ COUP1INT,1,1,2 $ FLOWDEF, 1,, HYDRO,,,,,, + +, FLOW, BOTH $ ENDDATA