耀唐解读

随着CAE仿真的发展和普及，企业需要的仿真内容越来越丰富，也可以说越来越复杂。单一的分析已经满足不了企业的需求，往往是需要多个学科共同考虑，诸如结构分析、流体分析、电磁分析、声学分析和热分析等。

在仿真市场，结构分析占据几乎一半以上的市场，而流体分析作为第二大类占据四分之一甚至三分之一市场份额，而结构流体分析往往又相互影响——流固耦合分析也成为许多企业不可回避的一个仿真问题。

本文以Tutorial中柔性杆溃坝的例子详细展示Abaqus-XFlow的流固耦合分析

(资料图)

一般而言，流体分析的压力载荷往往会对结构产生影响，但结构变形不大的情况下，对流体影响可以忽略，这种情况我们一般称为单向流固耦合或者弱流固耦合，许多软件都可以胜任。但如果结构变形较大的话，流道的变形就不可忽略了，这个时候我们需要的是强流固耦合或双向流固耦合，也就是在计算过程中，流体软件和结构软件需要经常交互结果。

鉴于Abaqus本身的强非线性分析能力以及XFlow的简洁操作，Abaqus-XFlow耦合可以说优于大多数流固耦合分析。

我们用一个简单的例子给大家展示下Abaqus-XFlow的流固耦合分析： Tutorial中的柔性杆溃坝。

01建立柔性杆Abaqus中建立一个柔性杆，定义结构分析需要的材料属性（密度/弹性模量/泊松比），底部面定义固定约束，整个杆外表面网格定义集合，用于流固耦合交互面的定义Interaction：Fluid-Structure Co-simulation boundary，定义显式动力学分析类型（XFlow是完全瞬态分析），求解时间需与后面XFlow中定义完全一致。创建求解job后输出inp文件。 02修改inp文件

Abaqus-XFlow的耦合文件需要通过xml文件关联，交互数据的关键字需要在inp文件中补充定义，不支持GUI，下列关键字后添加耦合面的定义。

03导出模型，导入XFlow

Abaqus中导出零件网格模型Stl格式，用于接下来的XFlow软件中几何实体导入。

XFlow软件操作比较简单，固化下来的几个操作页：Envionment、Materials、Geometry、Simulation和Postprocessing。

Environment 定义3D，自由液面内流场，高级选项定义结构联合仿真分析软件Abaqus，接口1024等默认其它选项，流体初始域使用条件语句定义；

Materials操作页面定义材料为水；

Geometry定义合适的流体计算域尺寸，左右侧面定义自由滑移边界条件，其它面默认为壁面边界； Geometry页面继续导入Abaqus中导出的柔性杆Bar.stl格式模型，定义结构耦合双向(two way)；

Simulation页面定义求解时间，格子尺寸等，其中仿真时间与Abaqus必须一致，网格也尽量一致，不然容易出现奇异变形网格。

04联合仿真定义联合仿真的xml文件有现成的模板，对应的分析项目修改里面的几个参数，比如耦合面集合的名称，联合仿真的求解时间等。 05流固耦合求解这里需要XFlow软件配合dos窗口命令来执行，实际上是在XFlow GUI里求解流固耦合分析， Abaqus求解器处于后台计算，结构分析通过inp文件来参与。XFlow中点击求解运行后，根据提示在dos窗口（定位到当前项目文件所在文件夹）中输入以下两个命令。 06查看结果流体结果可以直接在XFlow GUI界面调取，结构结果需要通过Abaqus/CAE或viewer调取odb结果文件。

以上只是一个简单的Abaqus-XFlow流固耦合的例子，更复杂的工况或模型的设置相差不多，只不过需要分别保证结构分析的收敛性和流体分析的收敛性，然后才能得到理想的流固耦合结果。

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