Лекции по методу гидродинамики сглаженных частиц (SPH), реализованному в LS-DYNA. Данный бессеточный метод позволяет моделировать течение материалов (от течения жидкостей, до пластического течения металлов) и их возможную фрагментацию. Расчеты могут проводится в связке с другими методами - как сеточными, так и бессеточными. Также возможен учет теплопроводности.
Требуемый базовый уровень
Умение работать в LS-PrePost, уверенное владение прочностными расчетами в LS-DYNA в явной постановке. Желательно знание ALE-решателя и принципов расчетов в эйлеровой постановке.
Содержание курса
Введение
Лекции
История развития метода, сравнение работы лагранжева и эйлерова представления, сильные и слабые стороны сеточных методов, реализация SPH в LS-DYNA. Примеры решаемых задач: птицестойкость, экструзия металла, моделирование гиперупругих тел, резка металла, задачи внедрения и пробивания, ударные волны и детонация, слошинг, напыление металлов, сварка трением с перемешиванием и др.
Теоретические основы SPH
Лекции
Понятия базиса, модель частицы и аппроксимация ядром сглаживания, определение размера носителя и радиуса сглаживания. Законы сохранения для аппроксимации методами частиц. Применение методов частиц к моделям материалов. Переменный радиус сглаживания. Шаг по времени и численная вязкость. Сходимость и точность метода. Обзор реализованных формулировок SPH и примеры их применения.
Ключевые карты
Лекции
*CONTROL_SPH, *SECTION_SPH, *ELEMENT_SPH, *BOUNDARY_SPH_FLOW, *BOUNDARY_SPH_SYMMRY_PLANE, *DATABASE_OPTION, *DEFINE_BOX_SPH, *DEFINE_ADAPTIVE_SOLID_TO_SPH, *DEFINE_SPH_TO_SPH_COUPLING, *DEFINE_SPH_ACTIVE_REGION, *DEFINE_SPH_INJECTION, *BOUNDARY_SPH_NON_REFLECTING
Задачи теплопроводности и явный тепловой решатель
Лекции
Постановка задачи теплопроводности и связанной термо-прочностной задачи. Основные карты и настройки теплового решателя, граничные и начальные условия. Используемые тепловые модели материала для теплового расчета. Тепловое взаимодействие МКЭ и SPH в рамках расчета. Примеры применения и достигаемые цели.
Взаимодействие сеточных и бессточных методов
Лекции
Контактное взаимодействие с КЭ-сеткой и адаптивное переключение solid-to-SPH. Взаимодействие нескольких SPH-тел между собой – последовательно пробивание. Связь SPH и тел в ALE домене (эйлеров решатель) – жидкость со взвесью. Взаимодействие SPH с дискретными сферами (DES/DEM) – подземный взрыв боеприпаса. Взаимодействие SPH и SPG – гидроабразивная резка. Взаимодействие SPH и перидинамической постановки – пробивание слоистой композитной пластины.
Взаимодействие сеточных и бессточных методов
Лекции
Начальные и граничные условия, учет преднапряженного состояния. Модели материалов и уравнения состояния. Настройка распределённого решателя (MPP).
Работы с SPH моделями в LS-PrePost
Лекции
Генерация SPH-тел: на основе примитивов, из готовой КЭ-сетки, заполнением shell-контейнеров. Разбор основных ошибок при создании SPH-моделей. Особенности визуализации результатов расчетов: различные режимы визуализации, специфические результаты работы алгоритмов аппроксимации, трассировка частиц, доступные ASCII-результаты.
Практические задания
Упражнения
Далее идет перечисление основных рассматриваемых примеров. Список примеров может меняться по предварительному согласованию в зависимости от интересов слушателей.
- Ударное взаимодействие КЭ и SPH стержней в различных комбинациях
- 2D-вариации на тест Тейлора
- 2D-удар птицы в деформируемое препятствие
- 3D-удар птицы в деформируемое препятствие
- Пробивание SPH-пластины SPH-стержнем в осесимметричной постановке
- 3D-вариации на тест Тейлора
- Падение тупого клина в жидкость
- Моделирование водопада
- Деформирование легких пен
- «Сеточная сходимость» в задачах ударов SPH-тел
- Растяжение и изгиб слоистого тела
- Падение тела в воду
- Удар струи жидкости в препятствие
- Слошинг
- Высокоскоростной удар SPH по SPH
- Адаптивный переход SOLID-TO-SPH
- Задача теплопроводности в плоской постановке
- Задача детонации
- Моделирование подводного взрыва
- Растяжение SPH-образца
- Сварка трением с перемешиванием