CAE小常识第二十八期

你不知道的CAE小常识（二十八）

LS-DYNA/SPH方法模拟中常见问题

1）K文件中如何生成粒子模型：先生成结构化网格（FEM网格），然后自编程序（网上有很多界面封装较好的SPH粒子生成程序）在节点上/单元积分点/节点和单元内部等部位配置SPH粒子，然后删除掉FEM的Elements，即可。目前已知ANSYS前处理不支持粒子生成。lspp可以生成SPH粒子【#12楼，感谢zhuliuxian】，hm等未进行相关操作，一般流行做法是利用小程序在节点上配置SPH粒子。

2）SPH控制的关键字：除常规关键字外，至少需要以下关键字SPH方可运行，*Control_SPH，*Element_SPH，*Section_SPH

3）光滑长度h的选用：*Section_SPH卡片Card1，item2，CSLH，合适的取值1.0~1.2，数值越大，支持域内粒子越多，计算量越大。PS：此处并非真正的光滑长度h，而是一个系数，LS-DYNA已默认为3*L，因此若CSLH取1.0，则h=CSLH*3*L，其中L为最大单元特征长度。

4）SPH粒子质量多大合适：mass value的取值不当，会造成应力波无法正常传播，这个质量可以根据具体问题进行调整，但是在Mass=total mass/total number附近为宜。

5）SPH是否支持SPC边界？Yes

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。【详见#12楼，感谢zhuliuxian】

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。

9）虚粒子多少层合适：个人建议不低于3层。