ABAQUS空氣彈簧優(yōu)秀文檔

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1、 （可以直接使用，可編輯 實用優(yōu)質(zhì)文檔，歡迎下載） 11.5基于表面的流體模型 “基于流體腔表面：概述, “液腔的定義，“ “流體交換的定義, “打氣筒的定義, 11.5.1 surface-based流體腔：概述 概述 基于表面的充液腔是由: 用標(biāo)準(zhǔn)有限元法對充液結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模； 利用表面定義來提供充液結(jié)構(gòu)的變形和流體在結(jié)構(gòu)腔邊界上施加的壓力之間的耦合; 定義流體行為； 使用流體交換定義來模擬流體在腔和環(huán)境之間或多個腔之間的流動; 使用充氣器定義將氣體混合物注入流體腔以模擬汽車安全氣囊的膨脹。 基于表面的流體腔能力可以用來模擬液體或充氣結(jié)構(gòu)。 它取代了基于元件的靜液

2、腔能力的功 能，不需要用戶定義流體或流體鏈接元素。 介紹 在某些應(yīng)用中，可能需要預(yù)測充液或 A的機(jī)械響應(yīng)。 充氣結(jié)構(gòu)。例如壓力容器，液壓或氣動驅(qū)動機(jī)構(gòu)， 汽車安全氣囊。解決此類應(yīng)用程序的一個主要困難是 結(jié)構(gòu)變形與含流體對結(jié)構(gòu)的壓力。 圖1說明了一個簡單的-11.5.1對系統(tǒng)外部進(jìn)行流體填充結(jié)構(gòu)的例子 荷載.結(jié)構(gòu)的響應(yīng)不僅取決于外部載荷，還取決于壓力。 由流體施加的，而流體又受結(jié)構(gòu)變形的影響?；诒砻? 流體腔能力提供了分析腔體可以使用的情況所需的耦合。 假設(shè)完全由具有相同性質(zhì)和狀態(tài)的流體填充。應(yīng)用與意義 空腔內(nèi)的空間變化不能用這個特性建模。例如，考慮 流體-結(jié)構(gòu)相互作用和

3、耦合 Eulerian Lagrangian能力的應(yīng)用涉及 晃動和波傳播通過流體（見“歐拉分析， “第14.1.1條；“流體結(jié)構(gòu) 互動”中的“協(xié)同仿真：概述， “第17.1.1;和“流體結(jié)構(gòu)的協(xié)同仿真和 共軻傳熱，”部分17.3.2）。 111.1.1—1 l-ludl-hJ a il irulunc 離散液腔 流體腔的邊界由一個基于單元的表面定義，表面法線指向 腔內(nèi)。底層元素可以是標(biāo)準(zhǔn)的固體或結(jié)構(gòu)元素，也可以是 表面元素。表面元素可以用來模擬結(jié)構(gòu)中的空洞或填充剛性區(qū)域。 在剛性或其他承載元素不存在（見“表面元素， ”部分32.7.1）。護(hù)理 當(dāng)使用表面元素，使節(jié)點完全

4、被唯一的表面包圍時，必須使用該元素。 元素有適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件。 -1。 solidelementsaredefinedonthetopandsideof 圖2表明，腔-11.5.1。在底部剛性邊界上定義了一個曲面單元。 沒有標(biāo)準(zhǔn)元素存在的空洞。節(jié)點位于對稱軸的交點處。 腔的下剛性邊界必須被約束在 r和z方向是因為它 僅與表面元素相連接。定義空腔的表面是基于底層固體和 表面元素。 在Abaqus中，可以將額外的用戶定義卷添加到實際或幾何體中。 空腔體積。如果腔的邊界不是由一個基于單元的表面定義的，流體 腔被假定有一個固定的體積等于附加的體積。 avis ar ? ； 111,

5、] standard elementa eaMR ! J ： reference ! V node ! 一「 surfaw （q fjj d￡lihd ^urlaee- etemeni1 Figure 11.5.1-2 Axisyniinetrie mt>del nF fluid-filled structure. 定義空腔參考節(jié)點的位置 一個被稱為空腔參考節(jié)點的單一節(jié)點與流體腔相關(guān)聯(lián)。這一腔的參考 nodehasasingledegreeoffreedom representingthepressureinsidethefluidcavity thecavityref

6、erence 節(jié)點也用于計算腔體體積。 如果空腔不受對稱平面的約束，則定義空腔的表面必須完全。 封閉空腔以確保其容積的正確計算。在這種情況下，空腔的位置 參考節(jié)點是任意的，不必在空腔內(nèi)。 如果由于對稱性，只有空腔邊界的一部分用標(biāo)準(zhǔn)元素建模， -2）。如果多個 對稱平面存在，腔參考節(jié)點必須位于對稱的交點上。 -3）。對于軸對稱分析，空腔參考節(jié)點必須位于 對稱軸。這些要求是流體腔未完全封閉的結(jié)果。 定義空腔的表面。 axis of symmetry node Figure 11,5.1-3 Axisymmeiric model witli oddiiianal 4inn

7、wi門 plane symrrietiy plane 有限元計算 采用體積元法對基于表面的空腔進(jìn)行有限元計算。 在“流體靜壓計算描述，“ABAQUS理論指導(dǎo)第3.8.1。體積 腔的元素是由Abaqus利用表面小面幾何和 你定義的空洞參考節(jié)點。在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中，表面刻面用 以下元素類型：fax2和F2D2 （這是線性，兩級，軸對稱和平面元素， 分別）和f3d3和f3d4 （這是線性的，分別為 3 - 4節(jié)點三維元素，）。Abaqus的二階刻面進(jìn) 步細(xì)分為多個線性面或 元素. 液腔的行為 流體填充腔中的流體的行為可以基于液壓或 氣動模型。水力模型可以模擬幾乎不

8、可壓縮的流體行為。 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中的不可壓縮行為。通過定義一個體積來引入壓縮性。 模量。氣動模型是以理想氣體為基礎(chǔ)的。氣體可以由多個物種來定義。 在ABAQUS顯式中，你可以指定氣體的溫度，或者根據(jù) 絕熱行為假設(shè)。具有絕熱溫度更新的多物種理想氣體是 汽車安全氣囊的合適模型。 模腔流入或流出的模型 ABAQUS中有許多方法來模擬流體進(jìn)出腔。流量可以是 specifiedasaprescribedmassorvolumefluxhistoryorcanmodelphysicalmechanismsduetoapressure differentialsuchasventin

9、gthroughanexhaustorificeorleakagethroughaporousfabric 。 fluidexchange 定義用于此目的，可以模擬流體腔與其周圍環(huán)境之間的流動。 兩液腔之間（見“流體交換的定義， “部分11.5.3,詳情）。此外， ABAQUS/Explicit有能力模型充氣機(jī)用于汽車安全氣囊的展開。 可以直接指定充氣器上的條件，也可以使用罐試驗數(shù)據(jù)（見“充氣機(jī)定義” ）。 第11.5.4,詳情）。 模擬多室 許多充液系統(tǒng)，如氣囊，有多個腔室，流體在腔室之間通過孔或織物泄漏流動。 在其他情況下，將一個單獨的物理室分割成多個腔室， 并用假想的壁來模擬

10、整個物理室的壓 力梯度是有利的。 一些虛擬泄漏機(jī)制通過室間墻可以被定義以獲得合理的行為。 當(dāng)模擬氣囊的復(fù)雜展開時，這可能是一種有用的建模技術(shù)。 為了模擬多個腔室，為每個腔室定義一個流體腔， 并將流體腔與適當(dāng)?shù)牧黧w交換定義聯(lián)系起 來。 平均性能的多室模型可以輸出如果要求（見“液腔的定義， “第11.5.2,詳情）。 在動態(tài)過程中定義流體慣性 流體腔內(nèi)的流體慣性或空穴之間流體交換的慣性不會自動考慮在內(nèi)。 為了增加慣性效應(yīng)，在腔體邊界上使用質(zhì)量單元。 你應(yīng)該確?？偟母郊淤|(zhì)量相當(dāng)于腔中流體的質(zhì)量， 質(zhì)量元素的分布是結(jié)構(gòu)承受荷載的分布流 體質(zhì)量的合理表示。 只有流體慣性的整體效應(yīng)

11、可以被建模； 腔中的均勻壓力假設(shè)使得不可能模擬任何壓力梯度驅(qū) 動的流體運(yùn)動。 因此，該方法假定激勵的時間尺度與流體的典型響應(yīng)時間相比非常長。 涉及空腔邊界的接觸模擬 如果從空腔中取出大量流體或圍繞空腔的材料是非常靈活的， 空腔可以部分塌陷，并且空腔 壁的部分可以彼此接觸。 通過使用Abaqus現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來模擬接觸，可以有效地處理空腔壁的自接觸和與周圍結(jié) 構(gòu)的接觸。 ABAQUS/Explicit也能說明堵塞流出由于接觸表面的空腔 （見“占堵塞由于接觸界面” 中的“體 液交換的定義，“部分11.5.3）。 解釋負(fù)特征值消息 在某些應(yīng)用程序中，在求解過程中會遇到負(fù)本征值。

12、 這些負(fù)的本征值并不一定意味著超過了分叉或屈曲載荷。 如果預(yù)測響應(yīng)似乎是合理的，這些消息可以忽略。 詳細(xì)描述如何負(fù)特征值可以開發(fā)靜壓流體元問題的解決在“流體靜壓的計算方法中， “ABAQUS理論指導(dǎo)第3.8.1。 程序 基于表面的流體腔的能力可以用在除了耦合孔隙流體擴(kuò)散 /應(yīng)力分析程序以外的任何程序 （見“耦合孔隙流體擴(kuò)散和應(yīng)力分析， “部分6.8.1）。 初始條件 初始流體壓力和溫度可指定 （見“初始條件在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和ABAQUS/Explicit”部分34.2.1）。 對于理想氣體，初始壓力表示高于或超過環(huán)境壓力的壓力表。 初始溫度應(yīng)在所使用的溫標(biāo)中給出。 絕

13、對零度的溫度范圍，對于理想氣體另行規(guī)定 （見“液 腔的定義，“第11.5.2）。 如果膜元件作為流體腔的基本元素， 參考網(wǎng)格（IMM）也可以指定（見“初始條件在Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和 ABAQUS/Explicit” 部分 34.2.1）。 邊界條件 空腔參考節(jié)點的自由度（自由度 8）是問題的主要變量。 因此，可以通過定義邊界條件的規(guī)定（見“邊界條件在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和ABAQUS/Explicit”部 分34.3.1）,其方式類似于結(jié)構(gòu)節(jié)點位移可以規(guī)定。 處方的壓力腔參考節(jié)點相當(dāng)于施加均勻壓力腔邊界采用分布式負(fù)載定義（見“分布載荷， ” 部分 34.4.3）。 如果壓

14、力是用邊界條件規(guī)定的， 則流體體積自動調(diào)節(jié)以填充空腔 （即，流體被假定為進(jìn)入并 離開所需的腔以維持規(guī)定的壓力）。 這種行為對于在引入流體作用之前變形的空腔是有用的。 在隨后的步驟中您可以刪除在自由 的壓力程度的邊界條件（參見拆卸邊界條件” 在“邊界條件在 Abaqus / CFD, ”部分34.3.2）, 因此“封”與當(dāng)前的流體體積的腔。 荷載 分布式壓力和身體的力量， 以及集中的節(jié)點力， 可應(yīng)用于充滿液體的結(jié)構(gòu)， 如在集中荷載描 述”部分34.4.2,和“分布載荷，”部分34.4.3。 預(yù)定義場 預(yù)定義的溫度場和用戶自定義場變量可以為充滿液體的結(jié)構(gòu)和封閉的流體的定義， 如“預(yù)

15、定 義場描述”部分34.6.1。 溫度 流體溫度可在所有的指定參考節(jié)點腔預(yù)定義的字段（見“預(yù)定義溫度”在“預(yù)定義字段， ” 部分34.6.1）,除非一個絕熱過程是指定或耦合溫度位移程序是用。 應(yīng)用和初始溫度之間的任何差異都會引起氣動流體的熱膨脹， 如果給定熱膨脹系數(shù)，則會對 液壓流體產(chǎn)生熱膨脹。 一個特定的溫度場也可以影響溫度相關(guān)的材料性質(zhì)， 如果有的話，對于流體填充的結(jié)構(gòu)和封 閉流體。 場變量 用戶定義的字段變量的值可以在所有腔參考節(jié)點指定（見 “預(yù)定義場變量”中的“預(yù)先定義 的領(lǐng)域，”部分34.6.1）。這些值將影響封閉流體的場變量相關(guān)的材料性質(zhì)。 輸出 腔內(nèi)流體狀態(tài)可利用節(jié)

16、點輸出變量度和 cvol歷史輸出，代表測量流體的壓力和容積，分別。 在穩(wěn)態(tài)的動態(tài)程序的大小和流體壓力的相位角可以得到節(jié)點變差。 ABAQUS/Explicit還提供了把腔溫度、 腔的表面積，和流體質(zhì)量（節(jié)點輸出變量 ctemp , csarea, 和 cmass,分另1J）。 輸出變量ctemp僅當(dāng)理想氣體模型是在絕熱條件下使用。 如果節(jié)點設(shè)置為輸出的要求是包含一個以上的液腔， 歷史的平均流體壓力、總體積、流體平 均溫度，和所有的外腔的表面區(qū)域，和這些空腔的總質(zhì)量也提出了利用節(jié)點輸出變量 apcav, tcvol, actemp, tcsarea, 和 tcmass, 分另1J。

17、 在Abaqus /明確，當(dāng)模型包括流體交換的定義，利用節(jié)點輸出變量 CMFL和cmflt獲得的總 流量和累計流量的歷史輸出一腔創(chuàng)面肉芽和 ceflt獲得的總熱流量和累計流量歷史熱能輸出 腔。如果為一個空腔定義了不止一種流體交換， 那么質(zhì)量或熱能流量和累積的質(zhì)量或熱能流 的時間歷程就會從 每個流體交換腔也將被輸出。 如果流體腔是由一個混合理想氣體模型， 分子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各流體的物種內(nèi)流體腔時程可以利 用節(jié)點輸出變量CMF獲得。 如果使用充氣器，利用節(jié)點輸出變量 minfl, minflt ,和tinfl獲得質(zhì)量流量的歷史，積累了大 量的流量，和每一個打氣筒充氣溫度定義 （見“ABA

18、QUS/Explicit輸出變量標(biāo)識符，“4.2.2節(jié)）。 輸入文件模板 流體靜力學(xué)分析： 1 HEADING … 2 FLUID CAVITY, NAME=cavity_name, BEHA VIOR=behavior_name, REF NODE=cavity_reference_node, SURFACE=surface_name 3 FLUID BEHA VIOR, NAME=behavior_name 4 FLUID DENSITY Data line to define density 5 FLUID BULK MODULUS Data line to defin

19、e bulk modulus 6 FLUID EXPANSION Data line to define thermal expansion ** 7 FLUID EXCHANGE, NAME=exchange_name, PROPERTY=exchange_property_name cavity_reference_node 8 FLUID EXCHANGE PROPERTY , NAME=exchange_property_name, TYPE=MASS FLUX Data line to define mass flow rate per unit area ** 9 I

20、NITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERA TURE Data line to define initial temperature 10 INITIAL CONDITIONS, TYPE=FLUID PRESSURE Data line to define initial pressure 11 * STEP ** * TEMPERATURE Data line to define temperature * FLUID EXCHANGE ACTIV ATION exchange_name ** * END STEP * 標(biāo)題 … * 液月空， 名

21、稱 =cavity_name , 行為=behavior_name, 參考節(jié)點 ==surface_name cavity_reference_node , 表面 * 流體的行為， behavior_name名稱= * 流體密度 定義密度的數(shù)據(jù)線 流體體積模量 定義體積模量的數(shù)據(jù)線 * 流體膨脹 定義熱膨脹的數(shù)據(jù)線 * * * 體液交換, 名字 =exchange_name, 產(chǎn)權(quán)=exchange_property_name cavity_reference_node * 流體交換性能、名稱 =exchange_property_name,類型=質(zhì)量通量 確定單位面積質(zhì)

22、量流量的數(shù)據(jù)線 * * * 初始條件，類型=溫度 確定初始溫度的數(shù)據(jù)線 * 初始條件，類型=流體壓力 確定初始壓力的數(shù)據(jù)線 * * * 步 * * * 溫度 定義溫度的數(shù)據(jù)線 * 流體交換活化 exchange_name * * * 結(jié)束步驟 用理想氣體混合的氣囊分析： * HEADING … * FLUID CAVITY, NAME=chamber_1, MIXTURE=MOLAR FRACTION, ADIABATIC, REF NODE=chamber_1_reference_node, SURFACE=surface_name_1 blank line

23、 Oxygen, 0.2 Nitrogen, 0.75 Carbon_dioxide, 0.05 ** * FLUID CAVITY, NAME=chamber_2, BEHA VIOR=Air, ADIABATIC, REF NODE=chamber_2_reference_node, SURFACE=surface_name_2 blank line ** * FLUID BEHA VIOR, NAME=Air * CAPACITY, TYPE=POL YNOMIAL Data line to define heat capacity coefficient * MOL

24、ECULAR WEIGHT Data line to define molecular weight ** * FLUID BEHA VIOR, NAME=Oxygen * CAPACITY, TYPE=POL YNOMIAL Data line to define heat capacity coefficient * MOLECULAR WEIGHT Data line to define molecular weight ** * FLUID BEHA VIOR, NAME=Nitrogen * CAPACITY, TYPE=POL YNOMIAL Data lin

25、e to define heat capacity coefficient * MOLECULAR WEIGHT Data line to define molecular weight ** * FLUID BEHA VIOR, NAME=Carbon_dioxide * CAPACITY, TYPE=POL YNOMIAL Data line to define heat capacity coefficient * MOLECULAR WEIGHT Data line to define molecular weight ** * FLUID INFLATOR, NA

26、ME=inflator, PROPERTY=inflator_property chamber_1_reference_node * FLUID INFLATOR PROPERTY , NAME=inflator_property, TYPE=TEMPERA TURE AND MASS Data lines to define mass flow rate and gas temperature * FLUID INFLATOR MIXTURE, TYPE=MOLAR FRACTION, NUMBER SPECIES=2 Carbon_dioxide, Nitrogen Table t

27、o define molecular mass fraction ** * FLUID EXCHANGE, NAME=exhaust, PROPERTY=exhaust_behavior chamber_1_reference_node * FLUID EXCHANGE PROPERTY , NAME=exhaust_behavior, TYPE=ORIFICE Data line to specify orifice behavior * FLUID EXCHANGE, NAME=leakage_1, PROPERTY=fabric_behavior chamber_1_refere

28、nce_node * FLUID EXCHANGE, NAME=leakage_2, PROPERTY=fabric_behavior chamber_2_reference_node * FLUID EXCHANGE PROPERTY , NAME=fabric_behavior, TYPE=FABRIC LEAKAGE Data line to specify fabric leakage behavior ** * FLUID EXCHANGE, NAME=chamber_wall, PROPERTY=wall_behavior, EFFECTIVE AREA= chamber

29、_1_reference_node, chamber_2_reference_node * FLUID EXCHANGE PROPERTY , NAME=wall_behavior, TYPE=ORIFICE Data line to specify orifice behavior ** * AMPLITUDE, NAME=amplitude_name Data line to define amplitude variations * PHYSICAL CONSTANTS, UNIVERSAL GAS CONSTANT= ** * INITIAL CONDITIONS, TYPE=

30、FLUID PRESSURE Data line to define initial pressure * INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERA TURE Data line to define initial temperature ** * STEP ** * FLUID EXCHANGE ACTIV ATION exhaust, leakage」，leakage_2, chamber_wall * FLUID INFLATOR ACTIV ATION, INFLATION TIME AMPLITUDE=amplitude_name inflat

31、or ** * END STEP * 標(biāo)題 … * 液腔，名稱=chamber」，混合=摩爾分?jǐn)?shù)，絕熱， 參考節(jié)點 ==surface_name_1 chamber_1_reference_node, 表面 空白行 氧氣，0.2 氮 0.75 carbon_dioxide , 0.05 * * * 液腔，名稱=chamber_2,行為=空氣絕熱， 參考節(jié)點 ==surface_name_2 chamber_2_reference_node, 表面 空白行 * * * 流體行為，名稱=空氣 * 容量，類型=多項式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線 * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線

32、 * * * 流體行為，名稱=氧氣 * 容量，類型=多項式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線 * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線 * 流體行為，名稱=氮氣 * 容量，類型=多項式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線 * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線 * * * 流體的行為，carbon_dioxide名稱= * 容量，類型=多項式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線 * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線 * * * 液充氣，充氣 inflator_property 屬性名稱 =,= chamber_1_reference_node * 流體的充氣性能，名稱 =inflator_property , 類

33、型=溫度和質(zhì)量 確定質(zhì)量流量和氣體溫度的數(shù)據(jù)線 * 流體充氣混合物，類型 =摩爾分?jǐn)?shù)，種數(shù)=2 carbon_dioxide ,氮 分子質(zhì)量分?jǐn)?shù)表 * * * 體液交換，名稱=排氣，產(chǎn)權(quán)=exhaust_behavior chamber_1_reference_node * 流體交換性能、名稱 =exhaust_behavior,類型=口 指定管口行為的數(shù)據(jù)線 * 體液交換，名字 =leakage_1,產(chǎn)權(quán)=fabric_behavior chamber_1_reference_node * 體液交換，名字 =leakage_2,產(chǎn)權(quán)=fabric_behavior c

34、hamber_2_reference_node * 流體交換性能、名稱 =fabric_behavior ,類型=織物泄漏 指定織物泄漏行為的數(shù)據(jù)線 * * * 體液交換，名字 =chamber_wall ,產(chǎn)權(quán)=wall_behavior , 有效面積= chamber_1_reference_node， chamber_2_reference_node * 流體交換性能、名稱 =wall_behavior ,類型=口 指定管口行為的數(shù)據(jù)線 * * * 振幅，名稱=amplitude_name 定義振幅變化的數(shù)據(jù)線 * 物理常數(shù)，通用氣體常數(shù) = * * * 初始條件，

35、類型=流體壓力 確定初始壓力的數(shù)據(jù)線 * 初始條件，類型=溫度 確定初始溫度的數(shù)據(jù)線 * * * 步 * * * 流體交換活化 排氣，leakage」，leakage_2, chamber_wall * 流體充激活，通脹幅度 =amplitude_name 打氣筒 * * * 結(jié)束步驟 11.5.2液腔的定義 產(chǎn)品：ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn) ABAQUS /顯式 ABAQUS /CAE 參考資料 ? “基于流體腔表面：概述， “ ? “流體交換的定義，" ?*能力 *流體行為 ?流體體積模量 *流體腔 ?流體密度 ,分子量 ? “定義流體腔相互作用

36、，對 ABAQUS軟件的用戶指南部分 15.13.11,本指南中的HTML版 本 ? “定義流體腔相互作用特性，對ABAQUS軟件的用戶指南部分 15.14.4,本指南中的HTML 版本 概述 一種基于表面的流體腔： ? 可以用來模擬充液或充氣的結(jié)構(gòu)； ? 與一個稱為空腔參考節(jié)點的節(jié)點相關(guān)聯(lián)； ? 通過指定一個完全包圍空腔的表面來定義; 僅適用于在任何時間點內(nèi)流體在特定空腔內(nèi)的壓力和溫度均勻的情況； ? 可以用理想氣體混合物在絕熱條件下的假設(shè)來模擬安全氣囊； ? 有一個名稱，可以用來標(biāo)識與該腔相關(guān)聯(lián)的歷史輸出。 1定義流體腔 必須將名稱與每個流體腔相關(guān)聯(lián)。 使

37、用輸入文件： * FLUID CAVITY, NAME=name 使用 ABAQUS / CAE : 相互作用模塊： Create Interaction : Fluid cavity , Name : name 1.1 指定空腔參考節(jié)點 每個流體腔都必須有一個相關(guān)的腔參考節(jié)點。 與流體腔名稱一起，參考節(jié)點用于識別流體腔。 此外，還可以通過流體交換和充氣器定義來參考。 參考節(jié)點不應(yīng)連接到模型中的任何元素。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, REF NODE=n Abaqus/CAE Usage: I nteraction module:

38、 Create Interaction : Fluid cavity : selectthe fluid cavity reference node 1.2 指定流體腔的邊界 流體腔必須完全封閉的有限元建模除非對稱面 （見“基于表面的流體腔： 概述，“第11.5.1）。 表面元素可用于非結(jié)構(gòu)的空腔表面的部分。 空腔的邊界是用一個基于單元的表面來描述的， 該表面覆蓋包圍空腔的元素， 表面法線指向 內(nèi)部。 默認(rèn)情況下，如果表面的底層元素沒有一致的法線，就會發(fā)出錯誤消息。 或者，也可以跳過對表面法線的一致性檢查。 Input File Usage: 使用下面的選項定義具有一致正常檢

39、查的表面： * FLUID CAVITY, SURFACE=surface_name, CHECK NORMALS=YES 使用下面的選項定義表面沒有一致的法線檢查 ： * FLUID CAVITY, SURFACE=surface_name, CHECK NORMALS=NO Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction : Fluid cavity : 選擇流體腔邊界面；切換或關(guān)閉檢查表面法線。 1.3 在流體腔中指定附加容積 可以為Abaqus /顯式流體腔指定附加容積。 當(dāng)空腔的邊界由指定的表面定義時，

40、附加體積將被加到實際的體積中。 如果沒有指定形成流體腔邊界的表面，則流體腔被假定為具有與所添加體積相等的固定體 積。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, ADDED VOLUME=r Abaqus/CAE Usage:在Abaqus/ CAE中不支持附加體積規(guī)范 . 1.4指定最小體積 當(dāng)流體腔的體積非常小時，顯式動態(tài)過程中的瞬變會使體積變?yōu)榱闵踔霖?fù)， 使有效空腔剛度 值趨于無窮大。 為了避免數(shù)值問題，您可以在 Abaqus中指定流體的最小體積。如果腔的體積（等于實際體 積加上體積）低于最小值，則用最小值來計算流體壓力。 您可以直接指定最小體

41、積，也可以指定流體腔的初始體積。 如果使用后一種方法，流體腔的初始體積為負(fù)值，則最小體積等于零。 輸入文件用法：使用下面的選項直接指定最小體積： * FLUID CAVITY, MINIMUM VOLUME=minimum volume 使用以下選項指定最小音量等于初始體積： * FLUID CAVITY, MINIMUM VOLUME=INITIAL VOLUME Abaqus/CAE Usage:最小體積的規(guī)范不支持。 2流體腔行為的定義 流體腔的行為支配腔壓力、體積和溫度之間的關(guān)系。 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中的流體腔只能包含一種流體。在 Abaqus/Explicit ,

42、 一個空洞可以包含一種液 體或理想氣體的混合物。 2.1 均質(zhì)流體的流體行為 為了定義由單流體構(gòu)成的流體腔行為，指定一種流體行為來定義流體性質(zhì)。 必須將流體行為與名稱關(guān)聯(lián)起來。然后，這個名稱可以用來將某種行為與流體腔定義聯(lián)系起 來。 輸入文件的使用：使用以下選項： * FLUID CAVITY, NAME=fluid_cavity_name, BEHAVIOR=behavior_name * FLUID BEHAVIOR, NAME=behavior_name Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction P

43、roperty : Fluidcavity , Name behavior_name 2.2 Abaqus /Explicit 理想氣體混合的流體行為 在Abaqus /Explicit中，你可以定義一個由多種氣體組成的流體腔行為。為了定義由多種氣 體組成的流體腔行為，你必須指定多種流體行為來定義流體性質(zhì)。 指定流體行為的名稱和定義混合物的初始質(zhì)量或摩爾分?jǐn)?shù)， 以便將某一組行為與流體腔定義 聯(lián)系起來。 輸入文件的使用：使用下面的選項來定義流體腔混合在初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)： * FLUID BEHA VIOR, NAME=behavior_name * FLUID CAVITY, NAM

44、E=fluid_cavity_name, MIXTURE=MASS FRACTION 面外表面的厚度（如果需要的話；否則， behavior_name空白），初始質(zhì)量分?jǐn)?shù) … 使用下列選項定義流體腔混合在初始摩爾分?jǐn)?shù)： * FLUID BEHA VIOR, NAME=behavior_name * FLUID CAVITY, NAME=fluid_cavity_name, MIXTURE=MOLAR FRACTION 面外表面的厚度（如果需要的話；否則， behavior_name空白）,初始摩爾分?jǐn)?shù).. CAE使用：理想氣體混合物的規(guī)范不支持。 2.3 在Abaqus /標(biāo)

45、準(zhǔn)里的用戶定義的流體行為 在Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)的流體行為可以在用戶定義的子程序 UFIELD。 Input File Usage: * FLUID BEHAVIOR, USER Abaqus/CAE Usage:用戶子程序 UFIELD 不在 ABAQUS/CAE 支持。 3確定流體腔的環(huán)境壓力 對于氣動流體，平衡問題一般用流體腔中的“表壓力”來表示（即，環(huán)境大氣壓力不作用于 系統(tǒng)的固體和結(jié)構(gòu)部件的載荷）。 您可以選擇將規(guī)范壓力轉(zhuǎn)換為本構(gòu)定律中使用的絕對壓力。 對于液壓流體，可以定義環(huán)境壓力， 它可以用來計算流體腔與流體環(huán)境之間流體交換的壓力 差。 在空腔參考節(jié)點上作為

46、自由度 8給出的壓力值是表壓力的值。 如果沒有指定環(huán)境壓力，則假定為零。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, AMBIENT PRESSURE=Pa Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction : Fluid cavity : 在指定環(huán)境壓力下切換： PA 3.1 等溫過程 對于液壓油和氣動流體在長時間的問題，合理地假設(shè)溫度恒定或周圍環(huán)境的已知功能。 在這種情況下，流體的溫度可以通過指定初始條件定義（見“定義初始溫度” 的初始條件在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和ABAQUS/Exp

47、licit ”部分34.2.1)和預(yù)定義的溫度場(見“預(yù)定義溫度”在 “預(yù)定義字段，”部分34.6.1)在腔的參考節(jié)點。 對于氣動流體，氣體的壓力和密度是從理想氣體定律、 質(zhì)量守恒定律和預(yù)定溫度場計算出來 的。 對于具有絕熱特性的氣動流體， 在單腔與其周圍環(huán)境之間定義熱能流時， 需要環(huán)境溫度，而 流動定義是基于分析條件的。如果不指定環(huán)境溫度，則假定為零。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, AMBIENT TEMPERATURE= Abaqus/CAE Usage: Specification of ambient temperature is n

48、ot supported in Abaqus/CAE. 4液壓流體 用流體力學(xué)模型模擬了 Abaqus/標(biāo)準(zhǔn)中幾乎不可壓縮流體行為和完全不可壓縮流體行為。 可壓縮性是通過假設(shè)線性壓力體積來引入的。 關(guān)系。 可壓縮的行為所需的參數(shù)是體積模量和參考密度。 您省略了體積模量來指定 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中完全不可壓縮的行為。 密度的溫度依賴性可以被建模為流體的熱膨脹。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, BEHA VIOR=behavior_name Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Inte

49、raction Property : Fluidcavity : Definition : Hydraulic 4.1 定義參考流體密度 參考流體密度是在零壓力和初始溫度下指定的， ： nput File Usage: * FLUID DENSITY Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity : Definition : Hydraulic : Fluid density : density 4.2 可壓縮性流體體積模量的定義 壓縮系數(shù)用流體的體積模量來描述

50、： /二一?( )= 一勺jrS 66)-為 whe te p is the current pres.suret M is the current temperature, K is the iluid bulk modulus, \'\p. 9； is the current HihlI volume., H) is the density at cuncnt pn:ssurc and temperature, 1%(修 is the fluid volume al Kero pressure and current lemperature^ 1%(伊j ? i& th

51、e iluiil volume al zero pressure and initial Lempvrature, atid “ii(H) is the densily at zero pressure arid current temperature. 假定體積模量與流體密度的變化無關(guān)。 然而，體積模量可以指定為溫度或預(yù)定義的場變量的 函數(shù)。 Input File Usage: * FLUID BULK MODULUS Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity

52、: Definition : Hydraulic : Fluid Bulk Modulus 標(biāo)簽頁：切換指定液體體積模量，并輸入表中的模數(shù)值。 使用以下選項包括溫度和場變量依賴：使用溫度相關(guān)數(shù)據(jù)的開關(guān)，場變量的數(shù)目： n 4.3定義流體膨脹 熱膨脹系數(shù)被解釋為來自參考溫度的總膨脹系數(shù)， 它可以被指定為溫度或預(yù)定義的場變量的 函數(shù)。 由于熱膨脹引起的流體體積的變化被確定如下： /⑻=%的）［1+3”⑻伊如）皿酊）（電跖）L a是熱膨脹系數(shù)的參考溫度。 b是熱膨脹的平均（割線）系數(shù)。 如果熱膨脹系數(shù)不是溫度或場變量的函數(shù)，則不需要數(shù)值。 熱膨脹也可以用流體密度來表示： 小⑺一

53、 ”看川+。⑼-咐—3『u%）e,—距r nput File Usage: * FLUID EXPANSION, ZERO= Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity : Definition : Hydraulic : Fluid Expansion 標(biāo)簽頁：:toggle on Specify fluid thermal expansion coefficients , and enter the mean coefficient of thermal exp

54、ansion in the table Usethefollowingoptionstoincludetemperatureandfieldvariabledependence: Toggle on Use temperature-dependent data , Reference temperature : ,Number of field variables : n ”部分 25.2.1)。 5氣動流體 可壓縮流體或氣動模型（見“理想氣體狀態(tài)方程, 理想氣體（理想氣體定律）的狀態(tài)方程 ： / = "/?8-9s) 絕對壓力: 氣體常數(shù)R:氣體常數(shù)R也可以從通用氣體常數(shù)和

55、分子量 MW來確定，如下所示: 是目前的溫度，z是使用的溫標(biāo)下的絕對零度。 質(zhì)量守恒給出了流體腔中質(zhì)量的變化: 5.1 定義分子量 你必須指定理想氣體分子量的值, M是流體的質(zhì)量，是流體進(jìn)入流體腔的質(zhì)量流率，是流體腔內(nèi)的質(zhì)量流量。 MW。 Gas MW Air Niirogcn Q.02R Oxygen 0.032 E lydrogen 0.00202 Carbon monoxide 0,028 Carbon dioxide 0.044 Water vapor ()1) 1X。 n R 8314 Ar 二 ：— 2 M M 咫二

56、必比M是摩爾質(zhì)量.R提氣體常數(shù).如氧氣的氣體常數(shù)咫=8 314/0 032。 nput File Usage: * MOLECULAR WEIGHT Abaqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity : Definition : Pneumatic , Ideal gas molecular weight : 5.2 指定通用氣體常數(shù)的值 您可以指定通用氣體常數(shù)的值，。 Input File Usage: * PHYSICAL CONSTANTS, UNIVERSAL

57、GAS CONSTANT= Abaqus/CAE Usage: All modules: Model f Edit attributes f model name : Physical Constants : toggle on Universal gas constant 5.3 指定絕對零的值 您可以指定絕對零溫度的值， Input File Usage: * PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTE ZERO= Abaqus/CAE Usage: All modules: Model f Edit attributes f model name : Physi

58、cal Constants : toggle on Absolute zero temperature : 5.4 絕熱過程 默認(rèn)情況下，流體溫度是由預(yù)定的溫度場在空腔參考節(jié)點上定義的。然而，對于快速事件， Abaqus /顯式流體溫度可以由絕熱過程中假定的能量守恒來確定。有了這個假設(shè)，沒有熱量 的增加或刪除從腔除了運(yùn)輸通過體液交換的定義或充氣。 絕熱過程通常非常適合于建模氣囊 的展開。在部署過程中，氣體在高壓下從充氣機(jī)噴出，在大氣壓下膨脹。膨脹很快，沒有大 量的熱量可以從空腔中擴(kuò)散出去。 Input File Usage: * FLUID CAVITY, ADIABA TIC A

59、baqus/CAE Usage: Interaction module: Create Interaction : Fluid cavity : Property definition : Pneumatic , toggle on Use adiabatic behavior 5.5 定義恒壓熱容 在模擬理想氣體絕熱過程時，必須規(guī)定恒壓下的熱容。 它可以被定義在多項式或表格的形式。多項式的形式是基于 shomate方程，根據(jù)美國國家 標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所。 值壓力摩爾熱容可表示為 不工7+%—十仲-那產(chǎn)+向8一心產(chǎn)+ ］巧廠 ulitre Lht tetlliciciiis - ,

60、L ： h ind - arc m口 ccnhLains. Thcie 幽s lunsLuiLs icpjlher ui山 uighi arc Hsicd iti Ublc 11.5.2-1 tbi-sun)c tiitsi：! linn arc uilcn used in simukiiuns Piu cuthLdtit pfosLirc htrat tan then I* < hidined b/ f MW' The con置ant volume hciit C3paei:y, \. can be determined by Cu - % -" Table 11.5.2-1

61、Properties ul sonic cutnmonly ustd gasts iSL units). Gas MW A b （X 1。） (x 1。') d (x 10 ) (kelvin) Air 0.0289 28,110 l.%7 4.802 -1.966 O.Q 273-1?00 Nitrogen 0,02K 26,092 8.218 -1.976 0.1592 &O444 29K-6OOO Oxygen 0.032 29.659 6.137 1 186 0.0957 -0.2I9 2

62、98-6000 Hydrogen 0.00202 3S.066 -1136 11.432 -2.772 -OJSS 273-1000 Carbtin ide 0.02X 25 567 6.(106 4.054 -26?】 0.B1 2Q8-B00 Carbon dioxide 0.044 24.W 55 J 86 -33.691 7^48 0.136 2Q8 1300 Water vapor 0.0180 32,240 L923 0.JO5 -3.595 0.0 273-1800

63、 Abaqus/CAE Usage: Use the following option to specify the heat capacity in polynomial form: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity : Definition : Pneumatic , toggle on Specify molar heat capacity : Polynomial , Polynomial Coefficients :,,,, Use the followin

64、g option to specify the heat capacity in tabular form: Interaction module: Create Interaction Property : Fluid cavity : Definition : Pneumatic : toggle on Specify molar heat capacity : Tabular : enter the molar heat capacity Use the following options to include temperature and field variable dep

65、endence in the table: Toggleon Use temperature-dependent data , Number of field variables :n 6 理想氣體的混合物 ABAQUS /顯式模型可以模擬理想氣體在流體腔中的混合。理想氣體混合物的阿馬伽 -部分 勒杜克卷的規(guī)則是用來獲得摩爾的估計平均熱性能（ Van Wylen桑塔格，1985）。 7 多流體腔的平均性質(zhì) 如果為包含多個流體腔的節(jié)點集請求腔內(nèi)流體的狀態(tài)的輸出， 則多個流體腔的平均特性也將 自動輸出。 平均壓力是由體積加權(quán)空腔壓力貢獻(xiàn)來計算的。 絕熱理想氣體的平均溫度是由質(zhì)量加權(quán)

66、腔溫 度貢獻(xiàn)得到的。 讓每個流體腔都有壓力、溫度、體積、氣體常數(shù)和質(zhì)量。流體腔群的平均壓力被定義為： 11.5.3流體交換的定義 * 流體交換 * 流體交換性質(zhì) * 流體交換活化 ? “vufluidexch , “ABAQUS用戶子程序段1.2.13參考指南 ? “vufluidexcheffarea , “ABAQUS 用戶子程序段 1.2.14 參考指南 ? “定義流體交換作用，對 ABAQUS軟件的用戶指南部分 15.13.12,在 本指南的HTML版本 ? “定義流體交換相互作用特性，對 ABAQUS軟件的用戶指南部分15.14.5, 在這個指南的HTML版本中 1概述 流體交換定義： ? 可以用來模擬單個流體腔與它的環(huán)境或兩個流體之間的流動。 流體腔； ? 可用于規(guī)定質(zhì)量或體積的焊劑流入或流出空腔； ? 可以通過排氣孔對空腔的排氣進(jìn)行建模； ? 模型可以流過空腔壁，例如通過多孔織物滲漏嗎？； ? 可以用來規(guī)定通過傳熱的空腔表面的熱量損失； ? 可以考慮當(dāng)?shù)匚镔|(zhì)狀況； ? 可以解釋因接觸邊界面而引起的堵塞； 有