一、Abaqus粒子生成器的作用

Abaqus粒子生成器可以模拟生成大量的粒子颗粒，比如：机械喷丸，沙漏等。对于机械喷丸来讲，以往文献和科研论文更多的是模拟1个颗粒冲击工件，然而，这并不符合现实，现实中，机械喷丸是通过喷丸机实现的，其可采用多个喷枪设计，喷枪设置位置不同，喷砂上下摆动，喷枪360度可调，保证产品表面均匀喷砂，无死角。

随着Abaqus不断的升级和完善，Abaqus 2016版开始支持粒子生成器，可以生成离散粒子单元（单元类型为PD3D）。

二、Abaqus粒子生成器的使用方法

目前，Abaqus只能通过编辑inp文件来实现粒子：

1.    先使用CAE文件编辑模型，包括一个面，工件和一个密封壳体（密封壳体是为了约束粒子颗粒，颗粒只能在壳体内），还有2个振幅，然后，建立job，Write Input生成inp文件；

注意：生成粒子的面需定义密度：

*Surface Section, elset=Set-1, density=2.5e-08

另外，该面的网格密度不能太小，否则出不来粒子，参考网格尺寸和粒子直径近似。

2.    编辑inp文件

1)      在inp的part模块，添加以下文字

下面文字需定义在面part里面，用于定义粒子生成器的名称、粒子数目、粒子集。

*PARTICLE GENERATOR, NAME=a, TYPE=PD3D, MaximumNumberofParticles=b

*PARTICLE GENERATOR INLET, SURFACE=c

*particle generator mixture

d

a-   粒子生成器的名称

b-   最大粒子数目

c-   粒子生成面

d-   粒子集，这是一个集合

**

*DISCRETE SECTION, ELSET=d, shape=sphere, density=2.1E-9, alpha=1.0

PDF_gen_SET1

*Discrete Elasticity

2.0E+6, 0.25

**

*PROBABILITY DENSITY FUNCTION, NAME=PDF_gen_SET1, TYPE=discrete

0.6, 1.0

Alpha-α阻尼，一般小于0.1

参考：有限元分析丨阻尼 - 知乎 (zhihu.com)

PDF_gen_SET1- probability density function粒子的概率密度

discrete- Abaqus有以下几种分布，Uniform（均匀分布）/Normal（正态分布）/Log-normal（对数正态分布）/Piecewise linear（分段线性分布）/Discrete（离散分布）/Truncated（阶段正态分布）

参考：Abaqus DEM进阶技术，指定颗粒级配 (qq.com)

在这里，定义形状为球（sphere），然后定义密度和α阻尼，以及其弹性模量和泊松比。

2)      在Assembly模块，添加以下文字

*SURFACE, TYPE=ELEMENT, NAME=e

d

e-定义所有粒子的面，方便下面定义接触。

3)      在Step模块，添加以下文字

*PARTICLE GENERATOR FLOW, GENERATOR=Part-outer-1.c

totalflow, MassFlow

Part-outer-1.c- Part-outer-1是粒子生成面模块，c是粒子生成面

Totalflow-流速，用于设定粒子的速度

MassFlow-质量密度，用于设定粒子的密度

注意：step的增量模式为element by element

*Dynamic, Explicit, element by element

4)      在Interaction模块，添加以下文字

*Contact Inclusions

Part-outer-1. c, Part-outer-1. c

Part-3-1.Surf-in, Part-outer-1. c

Part-outer-1. c,Surf-plate

*Contact Property Assignment

,Part-outer-1. c, P-Hertz

,Part-3-1.Surf-in, P

,Surf-plate, P

这是直径为1种的喷丸效果

这是直径为2种的喷丸效果

 

下面付费内容是Abaqus 粒子生成器的前后inp文件，方便对比更改前和更改后的内容。还有不同粒子分布方式的案例