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SPH
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SPH弹体-SPH靶板-sph-sph-如何定义sph模型及定义sph接触
SPH粒子如何创建？ SPH有哪些关键字需要定义？ SPH之间如何定义接触？这是重点和难点！！！ SPH是否可以基于lagrange网格而创建？ SPH还有哪些注意事项？ 求解时间无限大（27777小时），如何查找问题并解决呢？ 视频中都有全面介绍。 如果需要答疑，可添加微信pera-guo交流。
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FEM-SPH lagrange-sph 弹丸侵蚀SPH土壤
为某顾客代做的项目，lagrange的刚体弹丸壳侵蚀SPH的土壤。 1）视频1花费1小时，详细讲解了该项目实现的过程及详细步骤以及注意事项； 2）视频2介绍了APDL下如何进行前处理，如何考虑后期结合SPH进行一些额外设置； 3）视频3详细讲解了lsprepost中SPH的创建方法、sph单元、sph控制、sph-FEM接触、sph节点组如何创建、接触还有哪些注意事项？
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Abaqus-SPH-有限元与SPH耦合分析-CAE环境下生成SPH-对SPH施加边界条件
讲述了有限元与SPH怎么耦合的问题 在CAE环境下生成SPH（不是有限元转化为SPH）
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SPH的实例教程
光滑粒子流体动力学(SPH)作为一种无网格、拉格朗日粒子法，能克服基于网格的方法的缺陷。SPH在处理大变形方面较有限元法(FEM)等拉格朗日网格方法有优势，计算精度和效率都不及FEM，并且SPH的边界处理不如FEM方便。
基于此，发展了将SPH与FEM进行耦合的方法，有FEM-SPH固定和FEM-SPH自适应两种算法。FEM-SPH固定耦合算法在模型中变形较大的部分使用SHP算法，其余部分使用FEM，FEM与SPH边界采用接触方式进行连接；有别于固定耦合算法，自适应FEM-SPH算法是将失效的拉格朗日单元自动转换为SPH粒子，无需单独创建SPH单元，原理如下图。
图 自适应FEM-SPH过程
以弹丸侵彻双层靶为例，对比自适应FEM-SPH算法和拉格朗日算法的区别。弹丸垂直侵彻，速度为500m/s，两层靶板中间部分采用自适应FEM-SPH算法，其余部分采用拉格朗日算法。弹丸和靶板采用J-C材料本构。
图 数值计算1/4模型
弹丸对双层刚靶的侵彻过程如下。自适应FEM-SPH方法在靶板FEM单元失效后自动转化为SPH粒子，拉格朗日方法将失效单元直接删除。
展开 Yes 如果是对称面，不建议使用，建议用SPH专有的对称边界条件
6）SPH专用边界关键字：*Boundary_SPH_Flow, *Boundary_SPH_Symmetry_Plane.前者用于施加流体边界，后者用于虚粒子配置。
7) LS-DYNA/SPH模型的建立方法：把有限元模型用LS-DYNA生成K文件，用文本编辑器编辑K文件，删除*ELEMENT_SOID、*SECTION_SOLID等Lagrange单元信息，添加SPH质点及其相关属性*ELEMENT_SPH、*SECTION_SPH和*CONTROL_SPH等关键字，保存修改后的单元类型、材料类型及参数、接触方式、节点编号等设置，重新生成K文件。单元网格划分一定要均匀，单元质量=总质量/粒子总数。由于是无网格方法，SPH算法要求粒子的初始质量和坐标满足一定的条件：所有的SPH粒子应具有相同的质量，即同种材料的粒子（具有相同的初始密度）具有相同的体积。
8）如何进行SPH-FEM联合仿真：SPH方法中node与element其实是一一对应的关系，联合仿真一般用接触来实现，SPH接触一般采用node形式，FEM接触可进行选择node或者element。 基础理论与工程实践一书中有弹体侵彻靶板的FE/SPH耦合计算实例
ANSYS+11_0_LS-DYNA基础理论与工程实践.pdf
9）虚粒子多少层合适：个人建议不低于3层
展开 3.3仿真难点
（1）网格化工件到SPH工件的粒子化转化与粒子间隔的控制（前后模型尺寸不变、材料相同（包括本构替换和密度替换）、粒子间隔可控制）
对于磨粒仿真，一般采用分部建模法：在ANSYS软件中建立磨粒的有限元模型，在LS-PREPOST软件中建立工件的SPH模型，但此种建模方法不利于后期模型尺寸的对比修改，故本文采用集中替换法，即直接在ANSYS WORKBENCH中建立磨粒和工件的有限元模型，之后在LS-PREPOST软件中进行SPH转化与替换。这样处理的优点是：便于在同一建模环境下（ANSYS 建模环境）对几何模型尺寸的对照修改与集中编辑。在ANSYS中建立好磨粒、工件系统模型后在LS-PREPOST中进行FE-SPH转化，如图3.2所示。为了仿真计算的准确性，在FE-SPH转化过程中，应满足：前后模型尺寸不变、材料相同（包括本构替换和密度替换）、粒子间隔可控制3个条件。对应软件操作：在LS-PREPOST中编辑SPHGEN关键字创建SPH模型，并选择Solid Nodes创建方法；之后在密度（Den）一栏填入单晶碳化硅的真实密度（g-mm-ms单位制下）完成材料密度的替换；最后通过UE编辑器编辑保存的K文件，将预设的弹塑性材料修改为*MAT_110号材料（JH-2本构）完成本构替换。另外，为保证SPH粒子间隔的可控性，SPH粒子间隔h0与替换前的有限单元网格大小应具有确定的对应关系，图3.2给出了一种对应方法（即上文提及的Solid Nodes创建SPH法）：有限网格单元的4个节点（分别表示为1、2、3、4）对应转化为4个SPH粒子，同时网格大小等于粒子间隔长度h0。那么在ANSYS进行网格划分时就可以通过设置不同尺度的网格来控制SPH粒子间隔h0（l=h0），这极大方便了本文仿真模型中对于切深的设置（见本文表1所示）。
展开 然后在LSDYNA的LS-PREPOST前后处理模块打开保存的K文件，进行网格化工件的SPH替换、工件材料的替换、接触约束边界条件的设置等操作。对于SPH工件的转化一定要注意实际建模尺寸与转化成SPH尺寸之间的对应关系，在选用Solid Nodes SPH创建方法时，实际建模尺寸与SPH尺寸之间是对应相等的（本文选用此种方法创建SPH粒子），而在选用Solid Center方法创建SPH粒子时，转化后的SPH粒子总长度是要小于实际建模尺寸的，这是由于Solid Center是将每个网格的中心点转化为一个SPH粒子，这可以理解成每一个网格都简化成一个具有网格质量位于网格中心的理想质点，因此网格转化成点，在尺寸上就减少了一个粒子间隔长度。因此，选用Solid Nodes方法创建上方SPH工件，下方网格工件保留不作处理。之后设定SECTION-SPH关键字，选用材料模型MAT 110（JH-2），设定材料模型所需参数，并将材料关联到工件Part；之后设定DEFINE-CURVE 关键字定义磨粒轨迹与速度并关联到rigid Part部分。对磨粒的约束通过PRESCRIBED_MOTIOM_RIGID关键字定义，较为简单，而对FEM-SPH耦合工件的接触设置用固连点面接触（TIED_NODE_TO_SURFACE）定义，这就避免了单纯SPH工件需要定义关键字*BOUNDARY及 SPH_SYMMETRY_PLANE来对边界处粒子进行约束。本文的FEM-SPH耦合之处除了工件之间的耦合，还有磨粒与SPH工件的耦合，对对磨粒与SPH工件的耦合接触采用AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE 关键字进行定义。
展开 3 SPH方法建模介绍
3.1 SPH方法分析
在有限元模型建立好后，为了避免再次建模建立SPH模型，本文采用间接建立法建立玻璃的SPH部分，经调试证明，此种方法简单可靠，且避免了重复建模的累赘。间接建模即将已经建立好的有限元模型用LSPP打开，然后点击第七页SPHGEN，选择SOLID CENTER方法用以生成SPH粒子，用鼠标选中玻璃PART，并输入玻璃材料的密度来赋予SPH粒子物理属性。值得注意的是，其前处理操作与有限元部分基本相同，但需要注意SPH边界的处理，由于SPH粒子混合在一起，如对边界进行全约束时，最外侧粒子的全约束并不能保证里层粒子不会穿透过去。这是与有限元法最大的不同之处。本文对SPH粒子边界的约束关键字采用SPC_SET，SYMMETRY _PLANE。
4仿真结果
4.1米塞斯应力云图
由图可知，弹体高速冲击陶瓷材料，应力是以圆圈向外扩散，在圆圈中心处应力值最大。随着弹体冲击陶瓷，陶瓷出现破碎，即图2中锯齿状网格显示。
图2 米塞斯应力云图
4.2损伤
在历史变量中定义后（history#2），即可查看陶瓷材料的损伤云图如图3（a-b）所示。图中由于建立的是四分之一的模型，故现实的损伤也是四分之一的损伤云图，在LSPP中reflect model特定面映射可以查看全模型的损伤云图如图所示。由图可知，损伤最大区域初始期显现为圆环状，随着弹体冲击材料，材料发生破碎，裂纹的扩展导致的表面材料的损伤呈现方形圆孔形状区域，而采用SPH算法实现的损伤云图（如图4所示）可以看到由于不受网格精度影响，其红色区域标出的区域就是损伤区域。这是因为陶瓷材料在冲击时产生的裂纹扩展按最小阻力原理扩充，而由米塞斯应力云图可知，材料表面应力的扩展是呈现圆形扩展，那么按照阻力最小原理，裂纹的扩展也必将呈现圆形扩散，及最初时期的圆环状损伤。
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对于超大变形问题，SOL 700提供了独特的无网格SPH(Smooth ParticleHydrodynamics)技术，保证计算的收敛和精度。同时，SOL 700还支持链式分析功能，可以进行显式一显式、显式一隐式、隐式一显式一隐式的链式分析，用于多步跌落分析、回弹分析和预应力一回弹分析。
岩石爆破研究背景及现状11天前
杨建华等[34]基于FEM-SPH耦合算法研究了高地应力条件下炮孔间裂纹贯通过程，结果表明环向拉应力是引起岩体开裂的主要原因。白羽等[35]建立了双孔爆破数值模型，分析了埋深和侧压力系数对裂纹演化规律的影响。Donzé等[36]通过数值模拟研究发现地应力改变了裂纹发展的方向，不同地应力水平对裂纹起到不同程度的抑制作用。
FZG标准齿轮箱（Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau）是德国齿轮技术研究所制定的一种齿轮箱测试标准。通过模拟实际工作条件下的齿轮传动，进行一系列耐久性和可靠性的测试。测试内容包括齿轮接触应力、齿面疲劳寿命、油膜承载能力、润滑性能等指标的评估。
FZG 标准齿轮箱是国际上广泛使用的标准之一，对于齿轮传动系统的设计和制造具有重要的参考价值。
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故采用单元失效来表征材料失效的方法难以对这类复杂的侵彻问题进行求解，如需得出较为准确而可靠的数值计算结果，在目前本构模型的基础上，还应诉诸于以SPH为代表的粒子法处理这类问题。
JH本构对求解的边界条件敏感，改变单元的大小、整体的分布趋势（如加密方式不同）及单元属性（如四面体网格）等都将对计算结果造成影响。
