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(shí)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(duì)充液結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模； 利用表面定義來(lái)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(lái)模擬流體在腔和環(huán)境之間或多個(gè)腔之間的流動(dòng); 使用充氣器定義將氣體混合物注入流體腔以模擬汽車(chē)安全氣囊的膨脹。 基于表面的流體腔能力可以用來(lái)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(hù)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(cè)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(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 汽車(chē)安全氣囊。解決此類(lèi)應(yīng)用程序的一個(gè)主要困難是 結(jié)構(gòu)變形與含流體對(duì)結(jié)構(gòu)的壓力。 圖1說(shuō)明了一個(gè)簡(jiǎn)單的-11.5.1對(duì)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。基于表面 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(gè)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(dòng)和波傳播通過(guò)流體（見(jiàn)“歐拉分析， “第14.1.1條；“流體結(jié)構(gòu) 互動(dòng)”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(gè)基于單元的表面定義，表面法線(xiàn)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(lái)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(jiàn)“表面元素， ”部分32.7.1）。護(hù)理 當(dāng)使用表面元素，使節(jié)點(diǎn)完全

4、被唯一的表面包圍時(shí)，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(gè)曲面單元。 沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)元素存在的空洞。節(jié)點(diǎn)位于對(duì)稱(chēng)軸的交點(diǎn)處。 腔的下剛性邊界必須被約束在 r和z方向是因?yàn)樗? 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(hù)定義卷添加到實(shí)際或幾何體中。 空腔體積。如果腔的邊界不是由一個(gè)基于單元的表面定義的，流體 腔被假定有一個(gè)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(diǎn)的位置 一個(gè)被稱(chēng)為空腔參考節(jié)點(diǎn)的單一節(jié)點(diǎn)與流體腔相關(guān)聯(lián)。這一腔的參考 nodehasasingledegreeoffreedom representingthepressureinsidethefluidcavity thecavityref

6、erence 節(jié)點(diǎn)也用于計(jì)算腔體體積。 如果空腔不受對(duì)稱(chēng)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(jì)算。在這種情況下，空腔的位置 參考節(jié)點(diǎn)是任意的，不必在空腔內(nèi)。 如果由于對(duì)稱(chēng)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(gè) 對(duì)稱(chēng)平面存在，腔參考節(jié)點(diǎn)必須位于對(duì)稱(chēng)的交點(diǎn)上。 -3）。對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)分析，空腔參考節(jié)點(diǎn)必須位于 對(duì)稱(chēng)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(mén) plane symrrietiy plane 有限元計(jì)算 采用體積元法對(duì)基于表面的空腔進(jìn)行有限元計(jì)算。 在“流體靜壓計(jì)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(diǎn)。在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中，表面刻面用 以下元素類(lèi)型：fax2和F2D2 （這是線(xiàn)性，兩級(jí)，軸對(duì)稱(chēng)和平面元素， 分別）和f3d3和f3d4 （這是線(xiàn)性的，分別為 3 - 4節(jié)點(diǎn)三維元素，）。Abaqus的二階刻面進(jìn) 步細(xì)分為多個(gè)線(xiàn)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(dòng)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(guò)定義一個(gè)體積來(lái)引入壓縮性。 模量。氣動(dòng)模型是以理想氣體為基礎(chǔ)的。氣體可以由多個(gè)物種來(lái)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(chē)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(lái)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?chē)h(huán)境之間的流動(dòng)。 兩液腔之間（見(jiàn)“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(chē)安全氣囊的展開(kāi)。 可以直接指定充氣器上的條件，也可以使用罐試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)“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(gè)腔室，流體在腔室之間通過(guò)孔或織物泄漏流動(dòng)。 在其他情況下，將一個(gè)單獨(dú)的物理室分割成多個(gè)腔室， 并用假想的壁來(lái)模擬

10、整個(gè)物理室的壓 力梯度是有利的。 一些虛擬泄漏機(jī)制通過(guò)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(kāi)時(shí)，這可能是一種有用的建模技術(shù)。 為了模擬多個(gè)腔室，為每個(gè)腔室定義一個(gè)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(lái)。 平均性能的多室模型可以輸出如果要求（見(jiàn)“液腔的定義， “第11.5.2,詳情）。 在動(dòng)態(tài)過(guò)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(huì)自動(dòng)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(dòng)的流體運(yùn)動(dòng)。 因此，該方法假定激勵(lì)的時(shí)間尺度與流體的典型響應(yīng)時(shí)間相比非常長(zhǎng)。 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(guò)使用Abaqus現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)模擬接觸，可以有效地處理空腔壁的自接觸和與周?chē)Y(jié) 構(gòu)的接觸。 ABAQUS/Explicit也能說(shuō)明堵塞流出由于接觸表面的空腔 （見(jiàn)“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(guò)程中會(huì)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(guò)了分叉或屈曲載荷。 如果預(yù)測(cè)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(kāi)發(fā)靜壓流體元問(wèn)題的解決在“流體靜壓的計(jì)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(jiàn)“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(jiàn)“初始條件在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和ABAQUS/Explicit”部分34.2.1）。 對(duì)于理想氣體，初始?jí)毫Ρ硎靖哂诨虺^(guò)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(duì)零度的溫度范圍，對(duì)于理想氣體另行規(guī)定 （見(jiàn)“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(jiàn)“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(diǎn)的自由度（自由度 8）是問(wèn)題的主要變量。 因此，可以通過(guò)定義邊界條件的規(guī)定（見(jiàn)“邊界條件在 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)和ABAQUS/Explicit”部 分34.3.1）,其方式類(lèi)似于結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移可以規(guī)定。 處方的壓力腔參考節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于施加均勻壓力腔邊界采用分布式負(fù)載定義（見(jiàn)“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(dòng)調(diào)節(jié)以填充空腔 （即，流體被假定為進(jìn)入并 離開(kāi)所需的腔以維持規(guī)定的壓力）。 這種行為對(duì)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(jiàn)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(diǎn)力， 可應(yīng)用于充滿(mǎn)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(chǎng) 預(yù)定義的溫度場(chǎng)和用戶(hù)自定義場(chǎng)變量可以為充滿(mǎn)液體的結(jié)構(gòu)和封閉的流體的定義， 如“預(yù)

15、定 義場(chǎng)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(diǎn)腔預(yù)定義的字段（見(jiàn)“預(yù)定義溫度”在“預(yù)定義字段， ” 部分34.6.1）,除非一個(gè)絕熱過(guò)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(huì)引起氣動(dòng)流體的熱膨脹， 如果給定熱膨脹系數(shù)，則會(huì)對(duì) 液壓流體產(chǎn)生熱膨脹。 一個(gè)特定的溫度場(chǎng)也可以影響溫度相關(guān)的材料性質(zhì)， 如果有的話(huà)，對(duì)于流體填充的結(jié)構(gòu)和封 閉流體。 場(chǎng)變量 用戶(hù)定義的字段變量的值可以在所有腔參考節(jié)點(diǎn)指定（見(jiàn) “預(yù)定義場(chǎng)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(chǎng)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(diǎn)輸出變量度和 cvol歷史輸出，代表測(cè)量流體的壓力和容積，分別。 在穩(wěn)態(tài)的動(dòng)態(tài)程序的大小和流體壓力的相位角可以得到節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)設(shè)置為輸出的要求是包含一個(gè)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(diǎn)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(diǎn)輸出變量 CMFL和cmflt獲得的總 流量和累計(jì)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(jì)流量歷史熱能輸出 腔。如果為一個(gè)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(shí)間歷程就會(huì)從 每個(gè)流體交換腔也將被輸出。 如果流體腔是由一個(gè)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(shí)程可以利 用節(jié)點(diǎn)輸出變量CMF獲得。 如果使用充氣器，利用節(jié)點(diǎn)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(gè)打氣筒充氣溫度定義 （見(jiàn)“ABA

18、QUS/Explicit輸出變量標(biāo)識(shí)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(chēng) =cavity_name , 行為=behavior_name, 參考節(jié)點(diǎn) ==surface_name cavity_reference_node , 表面 * 流體的行為， behavior_name名稱(chēng)= * 流體密度 定義密度的數(shù)據(jù)線(xiàn) 流體體積模量 定義體積模量的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 流體膨脹 定義熱膨脹的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 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(chēng) =exchange_property_name,類(lèi)型=質(zhì)量通量 確定單位面積質(zhì)

22、量流量的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 初始條件，類(lèi)型=溫度 確定初始溫度的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 初始條件，類(lèi)型=流體壓力 確定初始?jí)毫Φ臄?shù)據(jù)線(xiàn) * * * 步 * * * 溫度 定義溫度的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 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(chēng)=chamber」，混合=摩爾分?jǐn)?shù)，絕熱， 參考節(jié)點(diǎn) ==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(chēng)=chamber_2,行為=空氣絕熱， 參考節(jié)點(diǎn) ==surface_name_2 chamber_2_reference_node, 表面 空白行 * * * 流體行為，名稱(chēng)=空氣 * 容量，類(lèi)型=多項(xiàng)式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線(xiàn)

32、 * * * 流體行為，名稱(chēng)=氧氣 * 容量，類(lèi)型=多項(xiàng)式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 流體行為，名稱(chēng)=氮?dú)? * 容量，類(lèi)型=多項(xiàng)式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 流體的行為，carbon_dioxide名稱(chēng)= * 容量，類(lèi)型=多項(xiàng)式 定義熱容量系數(shù)的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 分子量 確定分子量的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 液充氣，充氣 inflator_property 屬性名稱(chēng) =,= chamber_1_reference_node * 流體的充氣性能，名稱(chēng) =inflator_property , 類(lèi)

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(xiàn) * 流體充氣混合物，類(lèi)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(chēng)=排氣，產(chǎn)權(quán)=exhaust_behavior chamber_1_reference_node * 流體交換性能、名稱(chēng) =exhaust_behavior,類(lèi)型=口 指定管口行為的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 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(chēng) =fabric_behavior ,類(lèi)型=織物泄漏 指定織物泄漏行為的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 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(chēng) =wall_behavior ,類(lèi)型=口 指定管口行為的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 振幅，名稱(chēng)=amplitude_name 定義振幅變化的數(shù)據(jù)線(xiàn) * 物理常數(shù)，通用氣體常數(shù) = * * * 初始條件，

35、類(lèi)型=流體壓力 確定初始?jí)毫Φ臄?shù)據(jù)線(xiàn) * 初始條件，類(lèi)型=溫度 確定初始溫度的數(shù)據(jù)線(xiàn) * * * 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(duì) ABAQUS軟件的用戶(hù)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(duì)ABAQUS軟件的用戶(hù)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(lái)模擬充液或充氣的結(jié)構(gòu)； ? 與一個(gè)稱(chēng)為空腔參考節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)； ? 通過(guò)指定一個(gè)完全包圍空腔的表面來(lái)定義; 僅適用于在任何時(shí)間點(diǎn)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(lái)模擬安全氣囊； ? 有一個(gè)名稱(chēng)，可以用來(lái)標(biāo)識(shí)與該腔相關(guān)聯(lián)的歷史輸出。 1定義流體腔 必須將名稱(chēng)與每個(gè)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(diǎn) 每個(gè)流體腔都必須有一個(gè)相關(guān)的腔參考節(jié)點(diǎn)。 與流體腔名稱(chēng)一起，參考節(jié)點(diǎn)用于識(shí)別流體腔。 此外，還可以通過(guò)流體交換和充氣器定義來(lái)參考。 參考節(jié)點(diǎn)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(duì)稱(chēng)面 （見(jiàn)“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(gè)基于單元的表面來(lái)描述的， 該表面覆蓋包圍空腔的元素， 表面法線(xiàn)指向 內(nèi)部。 默認(rèn)情況下，如果表面的底層元素沒(méi)有一致的法線(xiàn)，就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤消息。 或者，也可以跳過(guò)對(duì)表面法線(xiàn)的一致性檢查。 Input File Usage: 使用下面的選項(xiàng)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(xiàng)定義表面沒(méi)有一致的法線(xiàn)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(xiàn)。 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(shí)，

40、附加體積將被加到實(shí)際的體積中。 如果沒(méi)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(shí)，顯式動(dòng)態(tài)過(guò)程中的瞬變會(huì)使體積變?yōu)榱闵踔霖?fù)， 使有效空腔剛度 值趨于無(wú)窮大。 為了避免數(shù)值問(wèn)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(shí)際體 積加上體積）低于最小值，則用最小值來(lái)計(jì)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(xiàng)直接指定最小體積： * FLUID CAVITY, MINIMUM VOLUME=minimum volume 使用以下選項(xiàng)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(gè)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(lái)定義流體性質(zhì)。 必須將流體行為與名稱(chēng)關(guān)聯(lián)起來(lái)。然后，這個(gè)名稱(chēng)可以用來(lái)將某種行為與流體腔定義聯(lián)系起 來(lái)。 輸入文件的使用：使用以下選項(xiàng)： * 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(gè)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(lái)定義流體性質(zhì)。 指定流體行為的名稱(chēng)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(lái)。 輸入文件的使用：使用下面的選項(xiàng)來(lái)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(huà)；否則， behavior_name空白），初始質(zhì)量分?jǐn)?shù) … 使用下列選項(xiàng)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(huà)；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(hù)定義的流體行為 在Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)的流體行為可以在用戶(hù)定義的子程序 UFIELD。 Input File Usage: * FLUID BEHAVIOR, USER Abaqus/CAE Usage:用戶(hù)子程序 UFIELD 不在 ABAQUS/CAE 支持。 3確定流體腔的環(huán)境壓力 對(duì)于氣動(dòng)流體，平衡問(wèn)題一般用流體腔中的“表壓力”來(lái)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(duì)壓力。 對(duì)于液壓流體，可以定義環(huán)境壓力， 它可以用來(lái)計(jì)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(diǎn)上作為

46、自由度 8給出的壓力值是表壓力的值。 如果沒(méi)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(guò)程 對(duì)于液壓油和氣動(dòng)流體在長(zhǎng)時(shí)間的問(wèn)題，合理地假設(shè)溫度恒定或周?chē)h(huán)境的已知功能。 在這種情況下，流體的溫度可以通過(guò)指定初始條件定義（見(jiàn)“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(chǎng)(見(jiàn)“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(diǎn)。 對(duì)于氣動(dòng)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(chǎng)計(jì)算出來(lái) 的。 對(duì)于具有絕熱特性的氣動(dòng)流體， 在單腔與其周?chē)h(huán)境之間定義熱能流時(shí)， 需要環(huán)境溫度，而 流動(dòng)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(guò)假設(shè)線(xiàn)性壓力體積來(lái)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(lái)指定 Abaqus /標(biāo)準(zhǔn)中完全不可壓縮的行為。 密度的溫度依賴(lài)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(lái)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(wú)關(guān)。 然而，體積模量可以指定為溫度或預(yù)定義的場(chǎng)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(yè)：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(xiàng)包括溫度和場(chǎng)變量依賴(lài)：使用溫度相關(guān)數(shù)據(jù)的開(kāi)關(guān)，場(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(xiàn)）系數(shù)。 如果熱膨脹系數(shù)不是溫度或場(chǎng)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(lái)表示： ?、艘?/p>

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(yè)：: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(dòng)流體 可壓縮流體或氣動(dòng)模型（見(jiàn)“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(duì)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(lái)確定，如下所示: 是目前的溫度，z是使用的溫標(biāo)下的絕對(duì)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(duì)零的值 您可以指定絕對(duì)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(guò)程 默認(rèn)情況下，流體溫度是由預(yù)定的溫度場(chǎng)在空腔參考節(jié)點(diǎn)上定義的。然而，對(duì)于快速事件， Abaqus /顯式流體溫度可以由絕熱過(guò)程中假定的能量守恒來(lái)確定。有了這個(gè)假設(shè)，沒(méi)有熱量 的增加或刪除從腔除了運(yùn)輸通過(guò)體液交換的定義或充氣。 絕熱過(guò)程通常非常適合于建模氣囊 的展開(kāi)。在部署過(guò)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(méi)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(guò)程時(shí)，必須規(guī)定恒壓下的熱容。 它可以被定義在多項(xiàng)式或表格的形式。多項(xiàng)式的形式是基于 shomate方程，根據(jù)美國(guó)國(guó)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(chǎng) 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(lái)獲得摩爾的估計(jì)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(gè)流體腔的節(jié)點(diǎn)集請(qǐng)求腔內(nèi)流體的狀態(tài)的輸出， 則多個(gè)流體腔的平均特性也將 自動(dòng)輸出。 平均壓力是由體積加權(quán)空腔壓力貢獻(xiàn)來(lái)計(jì)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(gè)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(hù)子程序段1.2.13參考指南 ? “vufluidexcheffarea , “ABAQUS 用戶(hù)子程序段 1.2.14 參考指南 ? “定義流體交換作用，對(duì) ABAQUS軟件的用戶(hù)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(duì) ABAQUS軟件的用戶(hù)指南部分15.14.5, 在這個(gè)指南的HTML版本中 1概述 流體交換定義： ? 可以用來(lái)模擬單個(gè)流體腔與它的環(huán)境或兩個(gè)流體之間的流動(dòng)。 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(guò)排氣孔對(duì)空腔的排氣進(jìn)行建模； ? 模型可以流過(guò)空腔壁，例如通過(guò)多孔織物滲漏嗎？； ? 可以用來(lái)規(guī)定通過(guò)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