达尔整理ANSYS流固耦合分析实例命令流Word文件下载.docx

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mat,1

real,1

asel,u,loc,y,width

amesh,all

alls

type,2

mat,2

vmesh,all

fini

/solu

antype,2

modopt,unsym,10!

非对称模态提取方法处理流固耦合问题

eqslv,front

mxpand,10,,,1

nsel,s,loc,x,

nsel,a,loc,x,length

nsel,r,loc,y

d,all,,,,,,ux,uy,uz,

nsel,s,loc,y,width,

d,all,pres,0

asel,u,loc,y,width,

sfa,all,,fsi!

定义流固耦合界面

solv

/post1

set,first

plnsol,u,sum,2,1

一个流固耦合模态分析的例子2

一实例，水箱采用SHELL63单元，水箱中的水采用FLUID30单元，以下即为整个流固耦合模态计算的命令流文件：

length=1

width=0.6

height=0.8

mp,mu,2,

esize,0.1

我得出的结果是：

SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE

129.195111

20.0000111

333.202122

40.0000122

537.598133

60.0000133

744.592144

80.0000144

947.917155

100.0000155

1188.015166

120.0000166

1388.565177

140.0000177

1597.133188

160.0000188

17109.49199

180.0000199

19109.8111010

200.000011010

为了比较我还计算了水箱不装水的情况，（水箱体模型的建立和约束与上面的相同，只是把流体部分去掉），计算结果是：

145.108111

252.591122

368.922133

476.373144

591.398155

6126.49166

7140.43177

8152.15188

9156.77199

10160.7911010

我想请问：

1。

水箱装水时，怎么计算结果中有0频率啊？

其中不等于0的频率是水箱体的频率么？

2。

水箱不装水时的结果和装水时的相差怎么这么大啊？

还是我理解错了么？

企盼指教

一个流固耦合建模的例子

/prep7!

进行预处理模块

et,1,30,!

定义1号单元为Fluid30流固耦合单元

et,2,29!

定义2号单元为Fluid29平面流体单元

et,3,30,,1!

定义3号单元为Fluid30流体介质单元

et,4,63!

定义4号单元为Shell63壳体单元

et,5,188!

定义5号单元为Beam188梁单元

r,4,0.002!

定义4号单元的厚度为2㎝

mp,dens,4,7800!

定义4号物理属性包括有密度

mp,ex,4,2.1e11!

杨氏模量、

mp,nuxy,4,0.3!

泊松比

mp,sonc,1,1460!

设置水中声速

mp,dens,1,1000!

设置流体密度

sectype,1,beam,T,!

选取T型梁

secoffset,,orig!

设置梁的方向

secdata,0.04,0.05,0.002,0.02,0,0,0,0,0,0

所建立的圆柱壳体的参数：

圆柱长为50㎝,半径为25㎝,壳体的壁厚为2㎝,

cyl4,0,0,0.25,,5!

形成圆面

k,9,0,0,0!

定义原点

k,10,0,0,0.5

lstr,9,10!

通过原点作直线

adrag,5,6,7,8,,,9!

通过放样形成圆柱

wpoff,0,0,0.1

asel,s,,,2,5

asbw,all,,,!

移动工作平面与选取的侧面相切

重复上面操作,形成四个环肋面

wpoff,0,0,-0.4!

工作平面回到原点位置上

k,31,0.2,0,0.1!

定义环肋的方向点

lsel,s,,,20!

选择要划分为环肋的线段

latt,4,5,5,,31,40,1!

定义线段物理属性

lesize,20,,,6!

划分数目

secnum,1

lmesh,20!

划分线段

type，2!

选取第二种单元

lsel，s，，，1，4！

选取线段

lesize，all，，，10！

线段划分数目

lesize，all，，，6

amesh，1！

将通过工作平面的面1进行划分

esize，0.1，0！

选取沿面放样的网格大小

mat，1！

定义放样的形成单元的物理属性

vdrag，1，，，，，，9！

进行放样形成流体介质

一加筋板在水中的模态分析

再给大家一个实例！

考虑结构在水中的自振频率：

例子是一加筋板在水中的模态分析。

命令流如下：

FINISH

/CLEAR

/FILENAME,plane

/UNITS,SI

/TITLE,plane

/PREP7

*********ELEMENTDEFINE********

ET,63,63

ET,4,beam4

et,30,fluid30

****MATERIALDEFINE*********

MP,EX,1,2.10E11

MP,DENS,1,7850

MP,NUXY,1,0.3

mp,dens,30,1025

mp,sonc,30,1500

mp,mu,30,0.5

*******REALCONSTANT***********

r,30,1e-06

r,50,0.05

r,75,0.375e-02,0.78125e-06,0.000016406

k,1

k,4,1

kfill,1,4,2,,1

kgen,4,1,4,1,,1/3,,10

a,1,2,12,11

*do,i,0,2

*do,j,0,2*10,10

a,1+i+j,2+i+j,12+i+j,11+i+j

*enddo

***************************fluidelement****************

k,100,-14.5,-14.5

k,101,-14.5,15.5

k,102,15.5,15.5

k,103,15.5,-14.5

k,140,-14.5,-14.5,30

k,141,-14.5,15.5,30

k,142,15.5,15.5,30

k,143,15.5,-14.5,30

a,100,101,102,103,4,14,24,34,33,32,31,21,11,1

a,1,2,3,4,103,100

a,140,141,142,143

a,100,101,141,140

a,101,102,142,141

a,142,143,103,102

a,140,143,103,100

a,14,24,34,33,32,31,21,11,1,2,3,4

asel,u,,,1,

FLST,2,8,5,ORDE,2

FITEM,2,10

FITEM,2,-17

VA,P51X

nummrg,all

MSHKEY,0

MSHAPE,0

esize,1

lsel,s,loc,y,1/3

lsel,r,loc,x,0,1

lsel,r,loc,z,0

latt,1,75,4

lmesh,all

lsel,s,loc,y,2/3

lsel,s,loc,x,1/3

lsel,r,loc,y,0,1

lsel,s,loc,x,2/3

asel,s,,,1,9

aatt,1,50,63

MSHAPE,1,3d

esize,3

vsel,s,,,1

type,30$mat,30$real,30

****求解***********

*********************

ANTYPE,MODAL

MODOPT,lanb,25,0

MODOPT,UNSYMM,25,0

SOLVE

总是出现error说矩阵不对称，不可以用lanb计算。

总结：

流体单元不能用对称的解法

应该采用非对称解法。

一圆环在水中的模态分析

finish

/clear

定义单元类型

ET,1,PLANE42!

structuralelement

ET,2,FLUID29!

acousticfluidelementwithux&

uy

ET,3,129!

acousticinfinitelineelement

r,3,0.31242,0,0

ET,4,FLUID29,,1,0!

acousticfluidelementwithoutux&

材料属性

MP,EX,1,2.068e11

MP,DENS,1,7929

MP,NUXY,1,0

MP,DENS,2,1030

MP,SONC,2,1460

创建四分之一模型

CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90

CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90

选择属性,网格划分

ASEL,S,AREA,,1

AATT,1,1,1,0

LESIZE,1,,,16,1

LESIZE,3,,,16,1

LESIZE,2,,,1,1

LESIZE,4,,,1,1

MSHKEY,1

MSHAPE,0,2D!

mappedquadmesh

AMESH,1

ASEL,S,AREA,,2

AATT,2,1,2,0

LESIZE,5,,,16,1

LESIZE,7,,,16,1

LESIZE,6,,,5

LESIZE,8,,,5

AMESH,2

关于Y轴镜像

nsym,x,1000,all!

offsetnodenumberby1000

esym,,1000,all

关于y轴镜像

nsym,y,2000,all!

offsetnodenumberby2000

esym,,2000,all

NUMMRG,ALL!

mergeallquantities

esel,s,type,,1

nsle,s

esln,s,0

esel,inve

emodif,all,type,4

esel,all

nsel,all

指定无限吸收边界

csys,1

nsel,s,loc,x,0.31242

type,3

real,3

esurf

标识流固交接面

nsel,s,loc,x,0.26035

esel,s,type,,2

sf,all,fsi,1

antype,modal

modopt,damp,10

mxpand,10,,,yes

solve

为了便于对比，也对圆环在空气中做了模态分析

NUMMRG,ALL

modopt,lanb,10

在水中的自振频率为

SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE

1-0.19544E-10111

20.29640E-03111

3-0.21663E-10122

4-0.29640E-03122

50.30870E-03133

60.0000133

7-0.30870E-03144

80.0000144

9-0.53726E-03155

100.57522E-11155

110.53726E-03166

12-0.89057E-11166

130.98059E-01177

1435.232177

150.98059E-01188

16-35.232188

170.98061E-01199

1835.233199

190.98061E-0111010

20-35.23311010

在空气中的自振频率为

10.0000111

20.0000122

30.73609E-03133

460.805144

560.805155

6172.97166

7172.97177

8334.40188

9334.40199

10546.5911010

主要有以下疑问：

1）考虑流固耦合，做模态分析时流体单元是否只能用fluid29（2d）和fluid30（3d）,对于fluid129和fluid130在耦合中具体起到什么作用，能不能不设，而用边界约束条件代替？

2）流体范围怎样确定，如本例中（CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90），外半径为0.31242。

如果不是环形的，如一块当水板，该怎样考虑？

3）如果不考虑流体的压缩性，把声速设的很大，MP,SONC,2,1e20，就可以了。

4）从自振频率可以看出，在水中和在空气中，圆环的自振频率差别特别大，且振型也大相径庭，为什么？

在水中时，模态提取方法用damp（为什么不能用unsym），特征值的虚部代表角频率，为什么第一阶为正，第二阶为负，而第三阶和第四阶都为0，第六阶、八阶、十阶都为负。

应该是从小到大才对？

5）在空气中时，模态提取方法用lanb，为什么第一阶第二阶的频率都为0。

请高手指点迷津，急盼中

对以上问题的解答：

频率为零，一般是发生了刚体位移，估计你是把水抽走，而没有限制圆环。

圆环在水中振动必然导致波动（其实就是声波）在水中传播，当声波到达水的另一个界面时就会发生反射（除非水和另一个相邻体的声阻抗是匹配的）。

水和金属中的声速相差不大，即可压缩性相差不大。

两种可压缩性相差不大的物质的相互作用对两者影响都很大。

圆环在水中振动，水对圆环的反作用是由于反射波引起的，流固耦合中采用fluid129和130就是最大程度的减弱反射波。

声波从圆环开始传播，随着传播距离的增加，波阵面不断增大，振幅不断减小。

同时由于水的衰减，声波也不断减弱。

如果水的空间越大，则反射波返回圆环的路径越长，衰减也就越多，影响也就越小。

fluid129和130对反射波的衰减（通过很小的反射实现）有限，因此还需要水要有足够的空间。

fluid129和130离结构应该大于0.2λ（λ=c/f,c为水中声速）。

以上的做法在误差允许的情况下等效于水在无限大水空间中的情况。

如果是挡水板，水就是有限空间了，情况也不一样。

3。

声速加大情况也不一样，就是不知是不是你所要的情况？

4。

空气作为介质，由于其声速比金属小很多，可压缩性大很多，影响可以忽略不计。

而水的影响就不同了。

这可能就是频率和振型不同的原因吧？

我试了你的例子，各种提取方法都可以。

5。

空气的影响忽略不计，因此需要对圆环进行约束。

你没有约束，那么就会发生静态位移即频率为零。

圆环有两个对称轴，因此会发生频率成对出现的情况。

也就是说，两个方向上有同样的振型。

接触分析实例---包含初始间隙

/clear,nostart

et,1,82

KEYOPT,1,3,3

r,1,0.5

mp,ex,1,1e9

mp,prxy,1,0.3

k,1,0,0

k,2,10,0

k,3,10,5

k,4,6.2,5

k,5,7.5,3.4

k,6,2.5,3.4

k,7,3.8,5

k,8,0,5

a,1,2,3,4,5,6,7,8

LFILLT,6,5,0.18,,

LFILLT,5,4,0.18,,

FLST,2,3,4

FITEM,2,9

FITEM,2,11

FITEM,2,10

AL,P51X

FITEM,2,13

FITEM,2,14

FITEM,2,12

FLST,2,3,5,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-3

AADD,P51X

rect,0,10,4.8,5

ASBA,4,1

gap=0.02

k,24,6.2-gap,5

k,25,7.5-gap,3.4

k,26,2.5+gap,3.4

k,27,3.8+gap,5

a,24,25,26,27

LFILLT,4,3,0.2,,

LFILLT,3,2,0.2,,

FITEM,2,7

FITEM,2,8

FLST,3,2,5,ORDE,2

FITEM,3,3

FITEM,3,-4

ASBA,1,P51X

rect,3.8+gap,6.2-gap,5,10

rect,3.8+gap,3.8+gap+8,10,12

FLST,2,3,5,ORDE,3

FITEM,2,3

FITEM,2,5

A