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《關于abaqus在流固耦合方面的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、關于ABAQUS在流固耦合方面的應用摘要：針對ABAQUS有限元分析軟件中的流固耦合功能，簡述了其中理想氣體狀態(tài)方程的各參數(shù)含義以及流固耦合的分析要點。文章通過ABAQUS仿真分析和理論數(shù)值解的對比，證明了ABAQUS軟件計算理想氣體狀態(tài)方程的可信性，最后介紹其在某型號彈上的分析應用。關鍵詞：理想氣體方程流固耦合ABAQUS前言隨著有限元技術的發(fā)展和用戶要求的提高，各大有限元軟件都含有流固耦合模塊，其主要用于液體、理想氣體和JWL的模擬，本文著重介紹ABAQUS中理想氣體狀態(tài)方程的功能和應用。為了驗證ABAQUS理想氣體狀態(tài)方程模擬氣體壓縮的正
2、確性，首先利用其模擬簡單的氣體壓縮過程，并獲得該過程中氣體的狀態(tài)變化曲線（仿真曲線）；然后通過matlab求解該模型理論上的氣體狀態(tài)方程，并在Matlab上獲得數(shù)值解（理論曲線）。將仿真曲線和理論曲線進行對比，發(fā)現(xiàn)二者非常吻合，證明了ABAQUS模擬理想氣體狀態(tài)的可信性。在此基礎上，將其用在某型號彈上的流固耦合分析。1理想氣體方程的參數(shù)含義在ABAQUS有限元分析軟件中，氣體壓縮方程為：...............................（1）其中：：氣體壓強的增量，初始增量為零，ODB文件輸出的壓強：初始的氣體壓強，標準大氣壓為Pa
3、：氣體密度，這里設為：氣體常數(shù)，這里為287：氣體溫度，初始溫度設為20℃，ODB文件輸出的溫度：絕對溫度的零值，這里為-273℃在分析時，需要在定義系統(tǒng)的絕對零度值，如圖1所示圖1定義系統(tǒng)的絕對零度2ABAQUS仿真建立如圖2所示的裝配圖，氣體在一個封閉的環(huán)境內(nèi)受到活塞的壓縮。假設整個過程沒有任何能量的損失，及活塞氣體和活塞之間沒有熱傳遞，且活塞以一定的速度向前運動。圖2氣體未壓縮和壓縮后體積的變化在設置模型過程中，活塞和氣體之間的接觸通過inp文件的關鍵字實現(xiàn)，經(jīng)過實踐證明，這樣的定義方式可以有效避免氣體的泄露。其定義過程為：*******
4、************為氣體分配材料屬性***********************InitialConditions,type=VOLUMEFRACTIONSet-inner-gas,gas-1.gas-inner,1.******************定義氣體的歐拉接觸面*********************Surface,type=EULERIANMATERIAL,name=inner-gassurfacegas-1.gas-inner******************定義活塞和氣體之間的接觸*****************
5、**ContactInclusionsinner-gassurface,Surf-contact-huosai***************************************************通過仿真計算后，在壓縮終結束時刻，氣體的壓強和溫度如圖3和圖4所示。圖3壓縮結束時，氣體壓強圖4壓縮結束時，氣體溫度3理論計算上節(jié)模擬的氣體壓縮過程是一個“等熵過程”它的氣體狀態(tài)參數(shù)關系為：.................................（2）其中k為等熵指數(shù)，這里取k=1.4，T為絕對溫度k。如圖2所示，氣體在初始狀
6、態(tài)下體積，活塞投影面，代入式（2）后氣體壓縮理論方程為.................（3）.................（4）其中h為活塞投影面與底面的距離，初始條件下，初始大氣壓，初始溫度。結合Abaqus參數(shù)名稱，定義氣體壓強增量和溫度：...........................................（5）...........................................（6）4結果對比采集967號節(jié)點的壓強和溫度，并繪制曲線（仿真曲線）。結合式（3）、（4）、（5）、（6），利用Matla
7、b軟件繪制出壓強增量和氣體溫度與h之間的曲線（理論曲線）。將ABAQUS的仿真結果和理論計算結果進行對比，二者變化曲線如圖5和圖6所示。圖5仿真壓強曲線和理論計算壓強曲線的對比圖6仿真壓強曲線和理論計算壓強曲線的對比圖5和圖6中藍線表示的是用氣體狀態(tài)方程計算的氣體參數(shù)曲線，紅線表示的是ABAQUS有限元軟件仿真模擬的參數(shù)曲線，從圖可以看出，兩條曲線基本是重合的，因此ABAQUS有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方面具有非常大的可靠性。5流固耦合的應用某型號彈的結構如圖7所示，它有彈筒、彈頭和筒蓋組成，筒內(nèi)密封有空氣。筒蓋的材料是一種脆性塑料，彈筒和彈
8、頭認為是剛體。當彈頭壓縮前面的空氣并達到一定的氣壓時，筒蓋就會破裂。利用ABAQUS的流固耦合模塊，計算出彈頭移動多少距離時，筒蓋會破損。圖7結構裝配
