简易水塔流固耦合减震分析
汶川地震时,自己工作学习之地正好身处灾区,正好便宜用所学回馈社会。在灾区作了很多调研,也作了不少数值计算。其中有一个很有趣的现象记忆尤深:在什邡的时候,看到很多农村砖房均不同程度受到破坏,其中不乏垮塌,但有趣的是,很多农村简易水塔都保留了下来,这些水塔大都做得很粗糙,通常就是在房舍的前院用砖砌筑一个1米左右见方的塔,塔高通常在6-10米不等,塔顶直接搁置一个大水缸子,水缸直径一般和砖柱截面尺度差不了多少,高度一般也就1-1.5米,平时看着都给人摇摇欲坠的感觉。但相反的是,这些水塔大都完整保留了下来,甚至连水缸都没有跌落。虽然老早知道装了水的水缸具有很好的减震效果,但轻眼所见,加之对比十分强烈(往往旁边的房舍破损不堪甚至倒塌,但水塔却巍然屹立),因此,回来之后做了计算。结果确实很有趣,贴出来,算是节前最后一贴,与大家共享。模型介绍:
1、因为是概念性质的计算,砖柱和缸子都用弹性材料。
2、水用势流单元,体积模量2.56GPa。
3、水缸和势流单元节点位置协调,但并不共用节点(即一个位置两个节点,分属流体和水缸壁面)。两者的流固耦合界面程序自动生成,也可以人工设置。
4、水缸和砖柱为接触,节点不一致,摩擦系数0.5,柱子顶面为target。
5、用正弦位移波做激励,计算了6秒,300个子步,每个子步0.02。结构部分的相对刚度很大,考虑重力作用的重启动分析意义不大,因此直接开算,同时考虑重力。
计算心得:
1、曾经看到坛子里面有坛友提过:势流分析时,流固两种界面节点要连续。我觉得那是不妥的,那样流体和结构壁面的平动自由度将完全协调,壁面上的液体是无法沿着壁面切向“滑动”的,这和实际不符合,可参考附图。翻阅了理论手册,手册用了“compatible”一词,有些含糊。我的理解应该是采用“同位流固节点”,而不是“连续流固节点”。
2、当流体和结构壁面的网格节点不同位时,程序形成的耦合界面将会“缺漏”,液体会出现穿透结构壁面的刚体运动。此时人工定义流固耦合界面也没用,这和CFD FSI界面是不一样的,帮助文件用了“all must be compatible”对此进行界定约束。
3、势流单元因无粘性考虑,加之其为无旋流体,和FSI的稳流、湍流模型有差异,但是对储液容器这类问题应该还是有很大适应性的。
4、如果考虑流体作用和容器的刚度匹配,可以通过流固耦合再现“象足效应”。 大作,牛,我也去了,就是看不出来呢……道行不够 感谢余老师!
做势流体流固耦合时一般都是采用face-link,但节点不拟合的方式。adina处理这种问题倒是轻车熟路,余老师说的地震的实例倒是有趣,看来还是那句老话实践出真知啊。 确实很震撼,既有专业知识,又有软件知识,非常好的精华贴!楼主有in文件吗,怎么计算呢? 余老师的作品的却很厉害啊,有机会得向你多多学习啊 谢谢!!!
余老师太牛!!!! 1# civil fans
I wonder if the water effect can be simplified as a spring-mass system, something like one in the paper.
http://thesis.library.caltech.edu/1051/ 牛,怎一个牛字了得。 确实很牛的作品。 真是牛到家了 ADINA有那么犀利???? 顶一个!!!! 就是不一样的感觉罗…… 太牛了 我正要做这方面 学习学习 外部导入的网格在怎么定义势流体呢??? 15# nickcoom
http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=944611&page=1#pid2124778 谢谢,斑竹啊,哈哈,懂了 斑竹,我愚钝,在“在菜单meshing--Elements--Element data下,在势流体单元组下,导入刚才的txt文件;必要时可能需要excel来编辑txt文件,”这个好像不行,我试了多次 我正在着手做这方面的课题,能否提供输入文件以供学习? 楼上,我记得在有个帖子,我回复了,我成功过……