简易水塔流固耦合减震分析

civil fans · 发表于 2010-2-4 21:29:44

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”。

nickcoom · 发表于 2010-4-19 16:08:55

大作，牛，我也去了，就是看不出来呢……道行不够

wild_field · 发表于 2010-2-4 21:53:51

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。

可爱的水果 · 发表于 2010-2-5 22:43:08

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？

kevinheavens · 发表于 2010-2-6 00:54:50

余老师的作品的却很厉害啊，有机会得向你多多学习啊

冰河世纪 · 发表于 2010-3-22 20:12:58

谢谢！！！
余老师太牛！！！！

tonnyw · 发表于 2010-3-23 03:24:14

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/

beer305 · 发表于 2010-3-25 17:26:08

牛，怎一个牛字了得。

jiangfan2008 · 发表于 2010-4-10 20:18:25

确实很牛的作品。

weikaihere · 发表于 2010-4-19 20:57:11

真是牛到家了

mcj_20092009 · 发表于 2010-4-19 22:22:51

ADINA有那么犀利？？？？

mcj_20092009 · 发表于 2010-4-21 09:33:37

顶一个！！！！

SunVisual · 发表于 2010-4-21 17:49:18

就是不一样的感觉罗……

momocha · 发表于 2010-8-18 21:25:19

太牛了我正要做这方面学习学习

nickcoom · 发表于 2010-8-19 13:27:51

外部导入的网格在怎么定义势流体呢？？？

wild_field · 发表于 2010-8-19 13:49:55

15# nickcoom

http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=944611&page=1#pid2124778

nickcoom · 发表于 2010-8-19 13:52:30

谢谢，斑竹啊，哈哈，懂了

nickcoom · 发表于 2010-8-19 15:24:32

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

jingyao · 发表于 2010-9-6 12:02:58

我正在着手做这方面的课题，能否提供输入文件以供学习？

nickcoom · 发表于 2010-9-6 16:46:45

楼上，我记得在有个帖子，我回复了，我成功过……

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[多场耦合] 简易水塔流固耦合减震分析

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