ABAQUS空气弹簧基于表面的流体模型1.doc

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11.5基于表面的流体模型

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“基于流体腔表面：概述，“第11.5.1

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“液腔的定义，“第11.5.2

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“流体交换的定义，“部分11.5.3

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“打气筒的定义，”部分11.5.4

11.5.1surface-based流体腔：概述

概述

基于表面的充液腔是由：

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用标准有限元法对充液结构进行建模；

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利用表面定义来提供充液结构的变形和流体在结构腔边界上施加的压力之间的耦合；

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定义流体行为；

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使用流体交换定义来模拟流体在腔和环境之间或多个腔之间的流动；

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使用充气器定义将气体混合物注入流体腔以模拟汽车安全气囊的膨胀。

基于表面的流体腔能力可以用来模拟液体或充气结构。它取代了基于元件的静液腔能力的功能，不需要用户定义流体或流体链接元素。

介绍

在某些应用中，可能需要预测充液或A的机械响应。

充气结构。例如压力容器，液压或气动驱动机构，

汽车安全气囊。解决此类应用程序的一个主要困难是

结构变形与含流体对结构的压力。

图1说明了一个简单的–11.5.1对系统外部进行流体填充结构的例子

荷载.结构的响应不仅取决于外部载荷，还取决于压力。

由流体施加的，而流体又受结构变形的影响。基于表面

流体腔能力提供了分析腔体可以使用的情况所需的耦合。

假设完全由具有相同性质和状态的流体填充。应用与意义

空腔内的空间变化不能用这个特性建模。例如，考虑

流体-结构相互作用和耦合EulerianLagrangian能力的应用涉与

晃动和波传播通过流体（见“欧拉分析，“第14.1.1条；“流体结构

互动”中的“协同仿真：概述，“第17.1.1；和“流体结构的协同仿真和

共轭传热，”部分17.3.2）。

离散液腔

流体腔的边界由一个基于单元的表面定义，表面法线指向

腔内。底层元素可以是标准的固体或结构元素，也可以是

表面元素。表面元素可以用来模拟结构中的空洞或填充刚性区域。

在刚性或其他承载元素不存在（见“表面元素，”部分32.7.1）。护理

当使用表面元素，使节点完全被唯一的表面包围时，必须使用该元素。

元素有适当的边界条件。

considertheexamplepresentedinfigure11.5.1–1。solidelementsaredefinedonthetopandsideof

图2表明，腔–11.5.1。在底部刚性边界上定义了一个曲面单元。

没有标准元素存在的空洞。节点位于对称轴的交点处。

腔的下刚性边界必须被约束在r和z方向是因为它

仅与表面元素相连接。定义空腔的表面是基于底层固体和

表面元素。

在Abaqus中，可以将额外的用户定义卷添加到实际或几何体中。

空腔体积。如果腔的边界不是由一个基于单元的表面定义的，流体

腔被假定有一个固定的体积等于附加的体积。

定义空腔参考节点的位置

一个被称为空腔参考节点的单一节点与流体腔相关联。这一腔的参考

nodehasasingledegreeoffreedomrepresentingthepressureinsidethefluidcavity。thecavityreference

节点也用于计算腔体体积。

如果空腔不受对称平面的约束，则定义空腔的表面必须完全。

封闭空腔以确保其容积的正确计算。在这种情况下，空腔的位置

参考节点是任意的，不必在空腔内。

如果由于对称性，只有空腔边界的一部分用标准元素建模，

腔参考节点必须位于对称平面或轴线（图11.5.1–2）。如果多个

对称平面存在，腔参考节点必须位于对称的交点上。

飞机（图11.5.1–3）。对于轴对称分析，空腔参考节点必须位于

对称轴。这些要求是流体腔未完全封闭的结果。

定义空腔的表面。

有限元计算

采用体积元法对基于表面的空腔进行有限元计算。

在“流体静压计算描述，“ABAQUS理论指导第3.8.1。体积

腔的元素是由Abaqus利用表面小面几何和

你定义的空洞参考节点。在Abaqus/标准中，表面刻面用

以下元素类型：fax2和F2D2（这是线性，两级，轴对称和平面元素，

分别）和f3d3和f3d4（这是线性的，分别为3-4节点三维元素，）。Abaqus的二阶刻面进一步细分为多个线性面或

元素.

液腔的行为

流体填充腔中的流体的行为可以基于液压或

气动模型。水力模型可以模拟几乎不可压缩的流体行为。

Abaqus/标准中的不可压缩行为。通过定义一个体积来引入压缩性。

模量。气动模型是以理想气体为基础的。气体可以由多个物种来定义。

在ABAQUS/显式中，你可以指定气体的温度，或者根据

绝热行为假设。具有绝热温度更新的多物种理想气体是

汽车安全气囊的合适模型。

模腔流入或流出的模型

ABAQUS中有许多方法来模拟流体进出腔。流量可以是

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