SPH粒子教程

SPH粒⼦教程
Ls-dyna中⽆⽹格法的⼀点⼼得
前处理：
⼀.采⽤ls-prepost
在ls-prepost中第7页有sphgen的功能，利⽤这个功能可以建⽴⼀些简单的⽆⽹格模型。

操作具体步骤是：
1．选择sphgen，出现如图1的菜单，选择其中的new，表⽰新建⼀个⽆⽹格的命令。

可以看到下⾯有⼏个选项：
box，sphere，cylinder，sketch
图1
2．选择box，出现如图2所⽰的菜单，即为创建⼀个具有长⽅体形的⽆⽹格模型。

图2
可以看到有坐标x，y，z，⽽且标号为x1，x2，y1，y2，z1，z2，表⽰以p1点（x1，y1，z1）起点，以向量（由（x1，y1，z1）指向（x2，y2，z2））为对⾓线创建⼀个长⽅形的box。

NX,NY,NZ表⽰X,Y,Z⽅向的sph粒⼦的数量。

Box name和part id都需要⽤户制定，当给定part的id，⽐如“1”后，即表明创建的sph单元属于part1，然后点“enter”，可以看到material id也被激活，可以看到如图3的标识，点击这个按钮，就可以为这个part选择相应的材料了。

图3
点这个按钮出现如图4的对话框，选择⼀种材料，如elastic，点击edit，出现如图5的窗⼝
图4
图5
可以选择add，或者newid，新建⼀种材料，⽐如点击add，可以看到mid的选项下⾯出现了1的标号，代表材料id为“1”，然后填写相应的属性，填写完成选择“accept”，表⽰接受这种材料类型。

如果还要创建，那么选择“add”，如果想保持当前的数据，只是想把材料id改为别的数值，那么点击“newid”。

创建了材料之后，选择done推出当前窗⼝，再选择done结束材料的创建。

在sph的主窗⼝下，选择apply，可以看到我们创建的box形的sph模型，出现在窗⼝中，如图6所⽰。

如果不选择“done”，可以继续创建sph 模型。

图6
3．我们现在创建的box使⽤的缺省尺⼨1，1，1。

⽤户可以根据需要采⽤不同的尺⼨和sph 的数量。

4．现在所创建的仅仅是sph的⼏何模型，对于属性的定义还要采⽤其他的关键字，⽐如section_sph。

下⾯就section_sph的⼀些参数谈⼀下应⽤。

在ls－prepost的第三页有各种关键字的定义。

选择“*section”，进⾏单元属性的定义。

在弹出的菜单中选择sph，点击edit，我们进⾏sph单元属性的定义。

与材料定义⼀样，出现了如图7的窗⼝，点击add，表⽰新建⼀个*section_sph的属性。

图7
需要填写的参数有：
i.CLSH：这是⽤于确定smooth length 的⼀个常数。

通常⽤缺省的1.2
就⾏。

这个常数的⽤途可能是这样的：在开始的时候，程序根据当前
的粒⼦的间隔确定⼀个例⼦间隔的最⼤值，把它作为sph法的最初的
光滑长度，CLSH是最初的光滑长度的系数，有点类似于显⽰积分中
步长的确定，如果实际步长⼤于初始光滑长度，那么采⽤CLSH给
初始光滑长度增加倍数，以满⾜程序的需要。

ii.Hmin，Hmax和CLSH的原理是⼀样的，都是调整smooth length的
参数。

iii.SPHINI是强制的初始步长，如果采⽤这个步长，那么程序中就不会
⾃动计算步长，⽽是⼀直使⽤这个SPHINI的⼤⼩作为SMOOTH
LENGTH。

iv.Death：sph粒⼦消亡的时间
v.Start：sph粒⼦开始的时间
这两个参数，是设定sph算法的作⽤时间的，可以设定什么时候sph法有
作⽤，什么时候sph法结束。

设定完这些参数后，点击“accept”，表⽰接受这些设定。

然后点击done推出section_sph的定义。

5．把所创建的*section_sph付给相应的part。

还是在当前页，选择“*part”，如图8。

选择part【1】，点edit，弹出如下窗⼝，如图9。

图8
图9
把secid给值为1，表⽰将刚才创建的section付给了part1。

出现提⽰，点击replace。

这样我们就完成了⼀个sph有限元模型的创建过程，包含⼏何，单元属性，材料属性的有限元模型。

6．Control_sph的⽤法
在当前页点击“*control”，在当前窗⼝中选择sph，点击cre/edit，进⼊“control_sph”的创建菜单，如图10所⽰。

图10
关于其中参数的说明：
i.NCBS，表⽰搜索sph时的循环次数
ii.Boxid，表⽰在这个box⾥⾯sph参与计算，⽽出去了就不对模型有贡献。

这两个的意思有些类似于contact的搜索过程
iii.Dt和section_sph中的death⼀样
iv.Dim，设定有限元模型的维数，3表⽰三维有限元模型，2表⽰平⾯问题，－2表⽰2维轴对称。

对于2d的应⽤⽽⾔，模型必须建⽴在xy平⾯中。

v.Start和section_sph中的功能⼀样
vi.MAXV，粒⼦允许的最⼤速度，如果超过了这个速度，粒⼦就会失效。

7．在ls-dyna970中还增加了symmetry（对称条件的定义），sph_flow的设定，我没有试过，以后有时间我会试⼀下的。

⼆．后处理
Sph的后处理可以以下⼏步实现。

1．定义ASCII关键字中的sphout
2．通过*database_history_sph(_set)，定义输出那些sph单元。

3．利⽤ls-prepost中第⼀页的ASCII菜单，把sph调⼊到后处理中来。

如图11，12所⽰，在file右侧的列表中选择sphout，然后点load，载⼊sph的结果⽂件。

其中结果分为两个部分，⼀个是stress，⼀个strain。

由如图13所⽰的图标控制。

可以进⾏sph的后处理。

图11
图12
图13
以上是我对sph法的⼀些体会，只是我个⼈的理解，如果哪⾥不对，请⼤家指正。

同时也殷切的希望多和⼤家交流和分享。