几个耦合的例子.docx
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几个耦合的例子
一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：
1，sequential
这需要用户进行APDL编程进行流固耦合
sequentia指的是顺序耦合
以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。
在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面（MpCCI）将ANSYS和CFD程序耦合起来。
即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。
ANSYSCD中包含有MpCCI库和一个相关实例。
关于该方法的详细信息，参见ANSYSCoupled-FieldAnalysisGuide中的SequentialCouplin
2，FSIsolver
流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式
3，multi-fieldsolver
这是FSIsolver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合
4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵
一个流固耦合的例子
length=2
width=3
height=2
/prep7
et,1,63
et,2,30!
选用FLUID30单元，用于流固耦合问题
r,1,0.01
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
mp,dens,2,1000!
定义Acoustics材料来描述流体材料-水
mp,sonc,2,1400
mp,mu,0,
!
block,,length,,width,,height
esize,0.5
mshkey,1
!
type,1
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
alls
asel,u,loc,y,width,
sfa,all,,fsi!
定义流固耦合界面
alls
solv
fini
/post1
set,first
plnsol,u,sum,2,1
fini
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
*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,2okok.org
FITEM,2,10okok.org
FITEM,2,-17okok.org
VA,P51Xokok.org
nummrg,all
alls
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,r,loc,x,0,1
lsel,r,loc,z,0
latt,1,75,4
lmesh,all
lsel,s,loc,x,1/3
lsel,r,loc,y,0,1
lsel,r,loc,z,0
latt,1,75,4
lmesh,all
lsel,s,loc,x,2/3
lsel,r,loc,y,0,1
lsel,r,loc,z,0
latt,1,75,4
lmesh,all
asel,s,,,1,9
aatt,1,50,63
amesh,all
alls
MSHAPE,1,3d
esize,3
vsel,s,,,1
type,30$mat,30$real,30
vmesh,all
alls
FINISH
/solu
alls
!
****求解***********
!
*********************
ANTYPE,MODAL
MODOPT,lanb,25,0
SOLVE
FINISH
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。
例子是一圆环在水中的模态分析。
命令流如下：
finish
/clear
/PREP7
!
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&uy
!
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
MSHKEY,0
MSHAPE,0,2D!
mappedquadmesh
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
nsle,s
esel,inve
nsle,s
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
mat,2
esurf
esel,all
nsel,all
!
标识流固交接面
nsel,s,loc,x,0.26035
esel,s,type,,2
sf,all,fsi,1
nsel,all
esel,all
FINISH
/solu
antype,modal
modopt,damp,10
mxpand,10,,,yes
solve
finish
为了便于对比，也对圆环在空气中做了模态分析
finish
/clear
/PREP7
!
定义单元类型
ET,1,PLANE42!
structuralelement
!
材料属性
MP,EX,1,2.068e11
MP,DENS,1,7929
MP,NUXY,1,0
!
创建四分之一模型
CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90
!
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
!
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
/solu
antype,modal
modopt,lanb,10
mxpand,10,,,yes
solve
finish
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
SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE
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。
1。
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。
2。
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
fini
/clear,nostart
/prep7
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
FLST,2,3,4
FITEM,2,13
FITEM,2,14
FITEM,2,12
AL,P51X
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,,
FLST,2,3,4
FITEM,2,7
FITEM,2,10
FITEM,2,8
AL,P51X
FLST,2,3,4
FITEM,2,13
FITEM,2,14
FITEM,2,11
AL,P51X
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,2,1
FITEM,2,3
FITEM,2,5
AADD,P51X
rect,3.8+gap+8,3.8+gap+8+2,10,12
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,4
AGLUE,P51X
CYL4,2.0,1.8,0.6
CYL4,7.0,1.8,0.6
FLST,2,3,5,ORDE,3
FITEM,2,2
FITEM,2,4
FITEM,2,-5
AOVLAP,P51X
esize,0.2
amesh,all
FLST,5,135,2,ORDE,32
FITEM,5,485
FITEM,5,576
FITEM,5,-577
FITEM,5,621
FITEM,5,-625
FITEM,5,707
FITEM,5,-711
FITEM,5,716
FITEM,5,741
FITEM,5,-745
FITEM,5,750
FITEM,5,-751
FITEM,5,766
FITEM,5,797
FITEM,5,-798
FITEM,5,854
FITEM,5,888
FITEM,5,-938
FITEM,5,1101
FITEM,5,1103
FITEM,5,1420
FITEM,5,1628
FITEM,5,1653
FITEM,5,1696
FITEM,5,1699
FITEM,5,-1702
FITEM,5,1726
FITEM,5,-1728
FITEM,5,1852
FITEM,5,-1874
FITEM,5,2044
FITEM,5,-2066
CM,_Y,ELEM
ESEL,,,,P51X
CM,_Y1,ELEM
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
EREF,_Y1,,,1,0,1,1
CMDELE,_Y1
ET,2,TARGE169
ET,3,CONTA172
R,3,,,
R,3,0,0,0.1,10,0,0
R,4,,,
R,4,0,0,0.1,10,-0.02,0
lsel,s,,,9
lsel,a,,,5
lsel,a,,,12
nsll,s,1
type,3
real,3
esurf,all
alls,
lsel,s,,,19
lsel,a,,,20
nsll,s,1
type,3
real,4
esurf,all
alls,
lsel,s,,,7
lsel,a,,,3
lsel,a,,,11
nsll,s,1
type,2
real,3
esurf,all
alls,
lsel,s,,,25
lsel,a,,,26
nsll,s,1
type,2
real,4
esurf,all
alls,
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,4
FITEM,2,-5
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,6
SFL,P51X,PRES,500,
/solu
antype,0
nlgeom,on
outres,all,all
nsubst,200,200,2
neqit,1000
solve
耦合小程序
最近用到耦合,写了一段小程序,奉献出来,与大家共享。
如果有很多节点，每两个节点位置相同，如果将这些杂乱无章的节点
耦合，是件很麻烦的事，可用这段程序，轻松解决。
cpnum=0
cmsel,s,n-zhong!
需要耦合的节点
*GET,n_num,NODE,,COUNT,,,,!
节点总数
*do,i,1,n_num
cmsel,s,n-zhong
*GET,n_lowest,NODE,,NUM,MIN,,,,!
号码最小的节点
*GET,n_x,NODE,n_lowest,LOC,X!
该节点坐标
*GET,n_y,NODE,n_lowest,LOC,Y
*GET,n_z,NODE,n_lowest,LOC,Z
NSEL,s,LOC,X,n_x-0.3,n_x+0.3!
寻找与该节点位置相同的节点
NSEL,R,LOC,Y,n_y-0.3,n_y+0.3
NSEL,R,LOC,z,n_z-0.3,n_z+0.3
cm,n_cp_cp,node!
位置相同的节点形成一个组
cmsel,s,n-zhong
cmsel,u,n_cp_cp
cm,n-zhong,node!
取消这些点后剩余的点形成组
*GET,n_num_1,NODE,,COUNT,,,,!
节点总数
*if,n_num_1,lt,2,exit!
如果节点数小于二则退出
cmsel,s,n_cp_cp
*GET,n_num,NODE,,COUNT,,,,
*if,n_num,gt,1,then
CP,cpnum+1,ux,all
CP,cpnum+2,uy,all
CP,cpnum+3,uz,all
cpnum=cpnum+3
*else
*endif
*enddo
该段程序可用
CPINTF，UX，0.001
CPINTF，UY，0.001
CPINTF，UZ，0.001
代替
*DO,I,2,296,3
CP,I,UX,I,I+2
*ENDDO
*DO,I,2,296,3
CP,I,UY,I,I+2
*ENDDO
*DO,I,2,296,3
CP,I,UZ,I,I+2
*ENDDO
DK,1,,,,0,UX,UY,UZ,,,,
以上几句改为:
*DO,I,2,296,3
CP,NEXT,ALL,I,I+2
*ENDDO
DK,1,,,,0,ALL
或CPINTF,ALL,0.001
因为你选用的单元有六个自由度,如果只约束三个,程序是不会运行的.
另:
三次循环语句的I相等,约束UY时,UX的耦合就被删掉了,最后只剩UZ了
这样修改：
c***耦合练习
/PREP7
K,1,0,0
K,2,0.1,0
L,1,2
K,300,0,-10000
LGEN,100,1,,,0.1,,,2
ET,1,BEAM188
MP,EX,1,2.1e11
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS
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