[P]ABAQUS流固耦合之--增量步参数设置

abaqus与fluent流固耦合

基于MPCCI的流固耦合成功案例基于MPCCI的流固耦合成功案例（一）机翼气动弹性分析1 问题陈述机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。

以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。

这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。

更无法预测机翼的振动。

MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。

我们通过MPCCI，能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。

采用ABAQUS结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Fluent软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。

2 模拟过程分析顺序MpCCI的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。

后台调用ABAQUS和FLUENT。

在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。

启动MpCCI进行耦合。

3 边界条件设置图1 无人机模型和流体计算模型结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。

边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。

在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。

流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。

流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。

图2 固体有限元模型4 计算方法的选择通过结合ABAQUS和FLUENT，使用MPCCI计算流固耦合。

在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。

在耦合区域，固体结构部分计算耦合面上的节点位移，通过MPCCI传输给FLUENT的耦合界面，FLUENT 计算出耦合区域上的节点力载荷，然后通过MPCCI传给结构软件ABAQUS。

在MPCCI的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。

采用ABAQUS中的STANDARD算法，时间增量步长为0.1毫秒。

5 计算结论通过MPCCI结合ABAQUS和FLUENT，成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。

关于ABAQUS在流固耦合方面的应用[总结]

关于ABAQUS 在流固耦合方面的应用摘要：针对ABAQUS 有限元分析软件中的流固耦合功能，简述了其中理想气体状态方程的各参数含义以及流固耦合的分析要点。

文章通过ABAQUS 仿真分析和理论数值解的对比，证明了ABAQUS 软件计算理想气体状态方程的可信性，最后介绍其在某型号弹上的分析应用。

关键词：理想气体方程流固耦合 ABAQUS前言随着有限元技术的发展和用户要求的提高，各大有限元软件都含有流固耦合模块，其主要用于液体、理想气体和JWL 的模拟，本文着重介绍ABAQUS 中理想气体状态方程的功能和应用。

为了验证ABAQUS 理想气体状态方程模拟气体压缩的正确性，首先利用其模拟简单的气体压缩过程，并获得该过程中气体的状态变化曲线（仿真曲线）；然后通过matlab 求解该模型理论上的气体状态方程，并在Matlab 上获得数值解（理论曲线）。

将仿真曲线和理论曲线进行对比，发现二者非常吻合，证明了ABAQUS 模拟理想气体状态的可信性。

在此基础上，将其用在某型号弹上的流固耦合分析。

1 理想气体方程的参数含义在ABAQUS 有限元分析软件中，气体压缩方程为：()a z p p R ρθθ∆+=- (1)其中：p ∆：气体压强的增量，初始增量为零，ODB 文件输出的压强a p ：初始的气体压强，标准大气压为51.01310⨯Paρ：气体密度，这里设为31.17/kg m R ：气体常数，这里为287θ：气体温度，初始温度设为20℃，ODB 文件输出的温度z θ：绝对温度的零值，这里为-273℃在分析时，需要在定义系统的绝对零度值，如图1所示图1 定义系统的绝对零度2 ABAQUS仿真建立如图2所示的装配图，气体在一个封闭的环境内受到活塞的压缩。

假设整个过程没有任何能量的损失，及活塞气体和活塞之间没有热传递，且活塞以一定的速度向前运动。

图2 气体未压缩和压缩后体积的变化在设置模型过程中，活塞和气体之间的接触通过inp文件的关键字实现，经过实践证明，这样的定义方式可以有效避免气体的泄露。

[P]ABAQUS流固耦合之--增量步参数设置

[P]ABAQUS流固耦合之--增量步参数设置1. ABAQUS流固耦合分析步参数设置（1）abaqus流固耦合分析步参数设置-BASICTIME PERIOD为该分析步总时间，例如图中设定为86400s（该单位与建模时设置的系统单位一致，以下时间单位均默认为秒），则认为该分析步在86400s即24h内完成。

（2）EDIT STEP―INCREMENTATION，增量步的设置通常type选择automatic选项，即系统根据计算速度及收敛程度自动调整增量步（fixed为固定增量步，如每一步设置8640，则进行10步，最终总时间为86400，该选项不建议适用，模型复杂时易导致不收敛）Maximum number of increments，默认为100，模型复杂不易收敛时，可将其调大，即最大迭代次数增加（通常设置1000即足够）。

Initial，初始增量步，通常设定为time period的0.1~0.01倍，若模型收敛性较好，则系统将通过automatic功能自动调大增量步，加快计算速度。

Max.pore pressure change per increment，允许每步最大增量，该选项建议调大，例如本模型初始孔压最大值为6e5pa，则该选项可设定大于e5的数量级（设置过小，如e-5，则每步允许增量步太小，反复迭代次数过多易导致不收敛），End step when pore pressure change rate is less than可不设置，即认为其计算至最后终止。

（3）other其他选项非线性模型求解通常勾选unsymmetric。

以下为网络帖子，其所遇到问题正是由于增量步设置导致（尤其最大允许增量步的设置），供参考。

2. 帖1[流固耦合] abaqus流固耦合进行瞬态分析时，设定的UTOL是什么意义？如题，最近模拟的是注水试验过程，在进行瞬态渗流分析时，采用自动时间步长里要设置一个UTOL的值，书中说这个值是增量步中允许的孔压变化最大值，决定了孔压对时间积分的精确度。

ABAQUS命令汇总及参数的默认设置

ABAQUS命令汇总及参数的默认设置(ABAQUS Command Summary and Command line default parameters)2011-02-13 20:33:50| 分类：ABAQUS | 标签：|字号大中小订阅Command summaryabaqus job=job-name[analysis | datacheck | parametercheck | continue | convert={select | odb |state | all} | recover | syntaxcheck | information={environment | local| memory | release | support | system | all}][input=input-file][user={source-file | object-file}][oldjob=oldjob-name][fil={append | new}][globalmodel={results file-name | output database file-name}][cpus=number-of-cpus][parallel={domain | loop}][domains=number-of-domains][mp_mode={mpi | threads}][standard_parallel={all | solver}][memory=memory-size][interactive | background | queue=[queue-name][after=time]][double={explicit | both}][scratch=scratch-dir][output_precision={single | full}][madymo=MADYMO-input-file][port=co-simulation port-number][host=co-simulation hostname][timeout=co-simulation timeout value in seconds][unconnected_regions={yes | no}]Command line default parametersThe following parameters provide default values for various settings that would otherwise have to be specified on the command line (see “Execution procedure for Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,” Section 3.2.2). Values given on the command line overridevalues specified in the environment files.cpusNumber of processors to use if parallel processing is available. The default is 1.domainsThe number of parallel domains in Abaqus/Explicit. If the value is greater than 1, the domain decomposition will be performed regardless of the values of the parallel and cpus parameters. However, if parallel=domain, the value of cpus must be evenly divisible into the value of domains. If this parameter is not set, the number of domains defaults to the number of processors used during the analysis run if parallel=domain or to 1 if parallel=loop.double_precisionThe default precision version of Abaqus/Explicit to run if you do not specify the precision version on the abaqus command line.Possible values are EXPLICIT (only the Abaqus/Explicit analysis is run in double precision) or BOTH (both the Abaqus/Explicit packager and analysis are run in double precision). The default is EXPLICIT.parallelThe default parallel method in Abaqus/Explicit if you do not specify the parallel method on the abaqus command line. Possible values are DOMAIN or LOOP; the default value is DOMAIN.run_modeDefault run mode (interactive, background, or batch) if you do not specify the run mode on the abaqus command line. The default for abaqus analysis is "background", while the default for abaqus viewer is "interactive".scratchDirectory to be used for scratch files. This directory must exist (i.e., it will not be created by Abaqus) and must have write permission assigned. On UNIX platforms the default value is the value of the $TMPDIR environment variable or /tmp if $TMPDIR is not defined. On Windows platforms the default value is the value of the %TEMP% environment variable or \TEMP if this variable is not defined. During the analysis a subdirectory will be created under this directory to hold the analysis scratch files. The name of the subdirectory is constructed from your user name, the job id, and the job's process identifier. The subdirectory and itscontents are deleted upon completion of the analysis.standard_parallelThe default parallel execution mode in Abaqus/Standard if you do not specify the parallel mode on the abaqus command line. If this parameter is set equal to ALL, both the element operations and the solver will run in parallel. If this parameter is set equal to SOLVER, only the solver will run in parallel. The default parallel execution mode is ALL.unconnected_regionsIf this variable is set to ON, Abaqus/Standard will create element and node sets in the output database for unconnected regions in the model during a datacheck analysis. Element and node sets created with this option are named MESH COMPONENT N, where N is the component number. The default value is OFF.System resource parametersThe following environment file variable can be set after the code has been installed to change the resources used by Abaqus and, therefore, to improve system performance. By default, Abaqus detects the physical memory on a machine (or on each compute node in a cluster) and allocates a percentage of the available memory based on the machine platform (for details, refer to the SIMULIA Online Support System, which is accessible from the My Support page at ). You can override the default percentage by specifying a number followed by the percentage sign. The variable can also be defined as the number of megabytes or the number ofgigabytes. More detailed information about changing the system resources used by Abaqus is given in “Managing memory and diskuse in Abaqus,” Section 3.4.1.memoryMaximum amount of memory or maximum percentage of the physical memory that can be allocated during the input file preprocessing and during the Abaqus/Standard analysis phase. For parallel execution on computer clusters, this memory limit specifies the maximumamount of memory that can be allocated on each process.System customization parametersThe following is a discussion of some additional environment file parameters that are commonly used. A complete listing of parameterscan be found in the Abaqus Installation and Licensing Guide.ask_deleteIf this parameter is set equal to OFF, you will not be asked whether old job files of the same file name should be deleted; the files willbe deleted automatically. The default value is ON.auto_calculateIf this parameter is set equal to ON, the postprocessing calculator will be launched automatically at the end of an analysis if the execution procedure detects that output database file conversion is necessary. If this parameter is set to OFF, the postprocessing calculator will not run at the end of an analysis even if the execution procedure detects that it is necessary. The default value is ON.auto_convertIf this parameter is set equal to ON and an Abaqus/Explicit analysis is run in parallel with parallel=domain, the convert=select, convert=state, and convert=odb options will be run automatically at the end of the analysis. The default valueis ON.average_by_sectionThis parameter is used only for an Abaqus/Standard analysis. If this parameter is set equal to OFF, the averaging regions for output written to the data (.dat) file and results (.fil) file are based on the structure of the elements. If this parameter is set equal to ON, the averaging regions also take into account underlying values of element properties and material constants. In problems with manysection and/or material definitions the default value of OFF will, in general, give much better performance than the nondefault value of ON. See “Output to the data and results files,” Section 4.1.2, for further details on the averaging scheme.mp_host_listList of host machine names to be used for an MPI-based parallel Abaqus analysis, including the number of processors to be used oneach machine; for example,mp_host_list=[['maple',1],['pine',1],['oak',2]]indicates that, if the number of cpus specified for the analysis is 4, the analysis will use one processor on a machine called maple, one processor on a machine called pine, and two processors on a machine called oak. The total number of processors defined in the host list has to be greater than or equal to the number of cpus specified for the analysis. If the host list is not defined, Abaqus willrun on the local system. When using a supported queuing system, this parameter does not need to be defined. If it is defined, it will getoverridden by the queuing environment.mp_modeSet this variable equal to MPI to indicate that the MPI components are available on the system. Set mp_mode=THREADS to use the thread-based parallelization method. The default value is MPI where applicable.odb_output_by_defaultIf this parameter is set equal to ON, output database output will be generated automatically. If this parameter is set equal to OFF, output database request keywords must be placed in an input file to obtain output database output. The default value is ON.onCaeStartupOptional function to be executed before Abaqus/CAE begins. See “Customizing Abaqus/CAE startup,” Section 4.3.3 of the AbaqusInstallation and Licensing Guide, for examples of this function.Co-simulation parametersThe following environment file variables provide default settings for co-simulation between two Abaqus analyses or between Abaqusand AcuSolve.cosimulation_portSet cosimulation_port equal to the port number used for the connection. The default value is 48000.cosimulation_timeoutSet cosimulation_timeout equal to the timeout period in seconds. Abaqus terminates if it does not receive any communication from the coupled analysis program during the time specified. The default value is 3600 seconds.。

ABAQUS流固耦合

当只进行渗流计算时：1.由于Abaqus中缺乏非耦合的孔压单元，这时可采用耦合单元，但要约束住所有位移的自由度。

2.渗流材料参数选择。

在CAE中都是在(Material-creat-other-pore fluid)选项中。

1)Gel：定义凝胶微粒吸湿膨胀的发育过程，这在一般的岩土分析中应用不多。

2)Moisture swelling：定义由于吸湿饱和所引起的固体骨架体积膨胀(或负吸力引起的骨架收缩)。

3)(3)Permeability：定义饱和介质的渗透系数，该渗透系数可以在type选项中定义为各向同性、正交各向异性和各向异性，并且可以根据Void Ratio定义为孔隙比的函数。

在Suboptions中选择Saturation Dependent 参数来指定与饱和度相关性系数ks(s)，缺省设置为ks＝s3，而非饱和介质渗透系数k’=ksk 选择Velocity dependence参数可以激活Forchheimer定律，缺省的是Darcy定律4)Pore Fluid Expansion：定义固体颗粒与流体体积热变化效应。

5)Porous Bulk Moduli：定义固体颗粒与流体体积模量。

6)Sorption：定义负孔隙压力与饱和度之间的相关性。

当type=Absorption时，定义吸湿曲线，type=Exsorption时定义排水曲线。

3、载荷及边界条件1)通过(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)选项定义沿着单元表面的外法线方向的渗流速度vn，当考虑降雨影响时可采用此载荷2)边界条件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)选项定义孔压边界条件，此时要先假定浸润面的位置，然后定义浸润面上的孔压为零，Abaqus会在后续的分析计算中自动计算出浸润面的位置。

Abaqus默认的是不透水边界。

3)当渗流自由面遇到临空的自由排水面时，需要定义一个特殊的边界条件。

abaqus FSI流固耦合教程

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适用范围
2 abaqus流固耦合简介
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2 abaqus流固耦合简介
不适用的范围震动噪声利用杆、梁、桁架、线缆建立的模型喷射成形、铸造、超塑性成形破裂、渗透分析
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2 abaqus流固耦合简介
2.2操作流程
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2 abaqus流固耦合简介
（1）定义流体介质属性
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4、热流耦合操作与实例
1、建立几何模型 PCB板尺寸 7.8X11.6X0.16 cm 芯片尺寸 3X3X0.7 cm 发热块尺寸 1.8X1.8X0.3cm 核心尺寸 0.75X0.75X0.2cm 空气尺寸 27.8X20X12.56 cm
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4、热流耦合操作与实例
• 单元类型DC3D8 • 初始温度293K • 体热通量50mW/s/mm3 • 瞬态热传递分析步，初始增量0.01s；CFD分析；总仿真时
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2 abaqus流固耦合简介
（4）定义边界和载荷
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2 abaqus流固耦合简介
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3、流固耦合操作与实例
润滑油简化为不可压缩、均匀介质质量864Kg/m3 动力粘度4.33cp 比定压热容2063J/(Kg.K) 入口速度1.93m/s
单位mm，圆角R100 精品课件
3、流固耦合操作与实例

abaqus与fluent流固耦合

基于MPCCI的流固耦合成功案例基于MPCCI的流固耦合成功案例（一）机翼气动弹性分析1 问题陈述机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。

以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。

这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。

更无法预测机翼的振动。

MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。

我们通过MPCCI，能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。

采用ABAQUS结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Fluent软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。

2 模拟过程分析顺序MpCCI的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。

后台调用ABAQUS和FLUENT。

在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。

启动MpCCI进行耦合。

3 边界条件设置图1 无人机模型和流体计算模型结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。

边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。

在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。

流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。

流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。

图2 固体有限元模型4 计算方法的选择通过结合ABAQUS和FLUENT，使用MPCCI计算流固耦合。

在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。

在耦合区域，固体结构部分计算耦合面上的节点位移，通过MPCCI传输给FLUENT的耦合界面，FLUENT 计算出耦合区域上的节点力载荷，然后通过MPCCI传给结构软件ABAQUS。

在MPCCI的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。

采用ABAQUS中的STANDARD算法，时间增量步长为0.1毫秒。

5 计算结论通过MPCCI结合ABAQUS和FLUENT，成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。

Abaqus流固耦合仿真方法大全，总有你的菜，哪怕是佛系

Abaqus流固耦合仿真⽅法⼤全，总有你的菜，哪怕是佛系对于⼀般的流固耦合问题，Abaqus提供的仿真⽅法多种多样，最常⽤的三⼤类是：1.协同求解需要不同求解器之间进⾏通信：a.使⽤SIMULIA 协同仿真引擎b.使⽤多场耦合分析⼯具MpCCIc.使⽤Abaqus的ZAERO接⼝程序2.CEL3.SPH⽽特殊流固耦合问题，⽐如渗流（Seepage分析）、湿模态（可⽤Acoustic单元）、流体腔（Fluid Cavity）等，Abaqus也都有对应的分析⼿段。

最近问到的流固耦合问题⽐较多，这期⽂章就介绍⼀下Abaqus常⽤的三⼤类流固耦合分析⽅法。

1.协同求解a.使⽤SIMULIA协同仿真引擎⾸先要有两个model，⼀个CFD，⼀个Structure，定义耦合界⾯，并分别创建两个作业；然后通过SIMULIA协同仿真引擎引⽤两个model的作业，创建⼀个协同仿真；最后提交协同仿真任务，在模型树中可调出两个协同分析作业的监控。

Abaqus/CFD特点：能够进⾏不可压缩流体（通常认为是液体或者密度变化相对较⼩的⽓体，0≤Ma≤0.1~0.3）动⼒学分析，可以是层流或湍流（4种湍流模型）、稳态或瞬态（能够使⽤ALE变形⽹格）。

流体参数：密度、粘度、初始速度、等压⽐热容、热膨胀系数。

⼯程应⽤领域：⼤⽓扩散、汽车⽓动设计、⽣物医药、⾷品加⼯、电器冷却、模具填充等。

6.10版引⼊CFD求解器，2017版取消，因此该⽅法只能在Abaqus有限版本内使⽤：SIMULIA Co-simulation Engine简介：达索SIMULIA的多场耦合求解平台，内置于Abaqus Job模块，功能强⼤，可以⽤于耦合Abaqus不同求解器或第三⽅求解器，⽐如单独在Abaqus内可以做到：①流固耦合将⼀个Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit分析过程与⼀个Abaqus/CFD分析过程进⾏协同；②共轭热传导将⼀个Abaqus/Standard分析过程与⼀个Abaqus/CFD分析过程进⾏协同；③电磁-热或电磁-⼒学耦合将两个Abaqus/Standard分析过程进⾏协同；④隐式瞬态分析和显式动态分析之间耦合将⼀个Abaqus/Standard分析过程与⼀个Abaqus/Explicit分析过程进⾏协同。

abaqus FSI流固耦合教程(模板参考)

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3、流固耦合操作与实例
后处理： 1、管道的压力云图 2、管道转弯处的位移随时间变化 3、流体的速度剖面图 4、显示流线
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4、流热耦合操作与实例
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4、流热耦合操作与实例
实例题目：单芯片的电路板流热耦合分析[1] 分析对象：芯片与周围介质分析平台：ABAQUS 6.12 分析类型：双向流热耦合分析目标：了解芯片传导换热的状况
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2 abaqus流固耦合简介
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2 abaqus流固耦合简介
（4）定义边界和载荷
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2 abaqus流固耦合简介
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4、热流耦合操作与实例
1、建立几何模型 PCB板尺寸 7.8X11.6X0.16 cm 芯片尺寸 3X3X0.7 cm 发热块尺寸 1.8X1.8X0.3cm 核心尺寸 0.75X0.75X0.2cm 空气尺寸 27.8X20X12.56 cm
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4、热流耦合操作与实例
• 单元类型DC3D8 • 初始温度293K • 体热通量50mW/s/mm3 • 瞬态热传递分析步，初始增量0.01s；CFD分析；总仿真
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1 abaqus/CFD模块简介
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1 abaqus/CFD模块简介
1.3 入门实例

用ABAQUS分析工程中的多场耦合问题

[K ]{Cδ } − [L]{Cu } = {P} −{I} [B]T {v} + [Hˆ ]{u} = {Q}
(14)
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ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
[B]T 与[L]为耦合矩阵。引入差分算子
{δ t+∆t } -{δ t } + ∆t[(1-ξ ){vt } + ξ{vt+∆t }]
防渗墙底部渗流速度矢量图碎石土心墙上游坡脚速度矢量图
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ABAQUS 软件 2003 年度用户论文集
首先进行方案比较分析，分析如下三种方案： ①碎石土心墙＋防渗墙：在碎石土心墙上游面至碎石土心墙底部与刺墙交界处铺设土工膜，防渗墙位于碎石土心墙的底部，采用倒悬挂式，封闭至覆盖层 4 的底部，心墙下游的坝底设一层反滤层，下游坝坡脚处设排水沟；②混凝土面板＋防渗墙：堆石坝上有铺设混凝土面板，防渗墙位于上游坝坡脚处于趾板相联接，采用倒悬挂式，封闭至覆盖层 4 的底部，坝底设一层反滤层，下游坝坡脚处设排水沟；③坝面复合土工膜＋防渗墙：在坝上游面至趾板铺设土工膜，防渗墙位于上游坝坡脚处于趾板相联接，采用倒悬挂式，封闭至覆盖层 4 的底部，坝底设一层反滤层，下游坝坡脚处设排水沟。这三种防渗方案的防渗墙深度约为 37.1m。经分析比较后，最终采取坝面复合土工膜＋碎石土心墙＋防渗墙防渗方案：在上游坝面至碎石土心墙底部与刺墙交界处铺设土工膜，将碎石土心墙前移至上游坝坡脚，防渗墙位于心墙下方，采用倒悬挂式、封闭至覆盖层 2 的底部，如图 1 和图 2 所示，该方案防渗墙的最大深度约为：82.33m。分析结果如下： 1．对于深厚覆盖层的基础，在现有施工技术条件下，防渗墙不能完全封闭覆盖层时，仍具有筑坝的条件。 2．在深厚覆盖层的基础上修筑堆石坝，若覆盖层没有完全被防渗墙封闭时，以下几个问题值得注意：①未封闭的覆盖层成为渗流的主要路径，工程的渗流量是否满足要求，在于未被封闭的覆盖层上的渗流量；②防渗体下游的水位较高，使得防渗体下游的坝底存在一定的水头。因此，在这种情况下，下游坝底的反滤层的铺设和排水沟的设置尤为重要；③在防渗墙的底部存在着一个很小的区域，这个区域的水力坡降较大，可能造成该处的覆盖层不能满足渗透稳定的要求。减小这个区域的水力坡降有效办法是增大渗径，加深防渗墙的深度是减小该处的水力坡降的有效措施之一。 3．土工膜对坝体的防渗效果非常明显。土工膜的失效使得碎石土心墙的局部水力坡降超出允许值。 4．防渗墙的局部开裂开叉对工程的防渗效果不会造成重大影响。 5．对于深厚覆盖层的坝基，在覆盖层没有被防渗墙完全封闭的情况下，由于防渗体下游的水位较高，在作渗流场分析时，应将防渗体下游的堆石区考虑在分析的范围内，以确定反滤层及排水沟的效果。计算也表明，位于防渗体下游的堆石区上的渗流满足 Darcy 定律适用范围，可以参与渗流场计算。 6．由二维与三维模型比较可见，在最高坝段，二维位移－渗流场计算的水力坡降较三维的大。三维分析表明，渗流场有明显的绕渗现象，二维分析不能表现这一现象，进行三维渗流场分析是必要的。（二）掺 MgO 混凝土拱坝的施工／运行仿真分析（TCM 分析）

abaqus FSI流固耦合教程

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1 abaqus/CFD模块简介
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1 abaqus/CFD模块简介
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1 abaqus/CFD模块简介
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1 abaqus/CFD模块简介
非稳态分析必须设定初始条件：
压强、速度、温度、湍流数量
需要设定的区域：
进口和出口、壁面、远场及其他抽象区域
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（5）定义输出变量
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可用求解器（6.10版）
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（4）定义边界和载荷
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适用范围
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2 abaqus流固耦合简介
不适用的范围震动噪声利用杆、梁、桁架、线缆建立的模型喷射成形、铸造、超塑性成形破裂、渗透分析
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2 abaqus流固耦合简介
2.2操作流程
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ABAQUS渗流及流固耦合

Abaqus渗流及流固耦合分析的认识（一）当进行渗流模拟时要注意：1、由于Abaqus中缺乏非耦合的孔压单元，这时可采用耦合单元，但要约束住所有位移的自由度。

2、渗流材料参数选择。

在CAE中都是(Material-creat-other-pore fluid)选项中。

(1)Gel：定义凝胶微粒吸湿膨胀的发育过程，这在一般的岩土分析中应用不多。

(2)Moisture swelling：定义由于吸湿饱和所引起的固体骨架体积膨胀(或负吸力引起的骨架收缩)。

(3)Permeability：定义饱和介质的渗透系数，该渗透系数可以在type 选项中定义为各向同性、正交各向异性和各向异性，并且可以根据Void Ratio 定义为孔隙比的函数。

在Suboptions中选择Saturation Dependent参数来指定与饱和度相关性系数ks(s)，缺省设置为ks＝s3，而非饱和介质渗透系数k’=ksk。

选择Velocity dependence参数可以激活Forchheimer定律，缺省的是Darcy定律。

(4)Pore Fluid Expansion：定义固体颗粒与流体体积热变化效应。

(5)Porous Bulk Moduli：定义固体颗粒与流体体积模量。

(6)Sorption：定义负孔隙压力与饱和度之间的相关性。

当type=Absorption时，定义吸湿曲线，type=Exsorption时定义排水曲线。

3、载荷及边界条件(1)通过(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)选项定义沿着单元表面的外法线方向的渗流速度vn，当考虑降雨影响时可采用此载荷(2)边界条件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)选项定义孔压边界条件，此时要先假定浸润面的位置，然后定义浸润面上的孔压为零，Abaqus会在后续的分析计算中自动计算出浸润面的位置。

基于ABAQUS—CFD的流固耦合技术研究

基于ABAQUS—CFD的流固耦合技术研究作者：郑鑫蒋建平来源：《山东工业技术》2016年第05期摘要：考虑到不可压缩流体对桩柱的作用，通过单排桩、三排桩和五排群桩对比分析，在不同时间条件下的流体对基桩的耦合应力，采用ABAQUS-CFD进行流固耦合分析为码头基桩设计提供参考，具有一定的工程意义。

关键词：流固耦合；有限元模型；群桩；CFDDOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.05.0540 引言在海洋工程中，港口、海岸及近海工程建筑物常受到各种荷载的作用，其中最主要的影响因素是海洋流体。

在沿海工程中，单桩和群桩结构是普遍采用的结构，当海流流向桩柱时，在一定的流速下，在柱体两侧流体会形成漩涡状态，出现的共振易造成海洋结构物的破坏，这在工程中应避免此现象，因此在海洋流场中桩柱结构所受到的影响越来越受重视，对桩柱结构和海洋流场之间的流固耦合分析具有一定的工程意义。

目前，数值仿真模拟方法已经成为流固耦合研究的重要方法，在耦合模拟方面取得了一些以下的进展。

主要偏向于模拟波浪场，本文利用ABAQUS-CFD软件建立了三维数值模型，实现了桩柱和流体之间的流固耦合模拟。

1 数值建模1.1 模型单元本文参考某实际工程中实测测得的海潮最大流速可达200cm/s，海水密度为1250kg/m3。

分别在ABAQUS Standard模块与ABAQUS CFD模块建立柱体和流体的三维模型。

在耦合模块中需注意Standard与CFD模拟耦合时间一致。

在ABAQUS Standard模块中，柱体模型取底端固嵌、顶部自由的桩为研究对象，柱体直径1m，高度为10m。

将桩视为弹性结构，采用C3D8R网格划分。

弹性模量E =2.0×1011Pa，密度ρ0=8000 kg/m3。

柱体表面选取Fluid Structure Co-simulation boundary耦合边界。

1.2 模型流固界面边界及初始条件本例流体模型均采用用三维8节点减缩积分实体六面体单元FC3D8网格划分。

ABAQUS中增量步的理解

ABAQUS中关于增量步的理解问题：比如我一个step里施加10KN的荷载，Time period设置为1，incrementation里，Maximum number 设置成100，那我的increment size 初始就是不是就是0.01？是不是意思就是把10KN等分成100个0.1KN叠加来加载？每一次增加一个0.1KN （每次增加的量就是按照increment size 占time period的比值算的？），abaqus 会计算出这个状态下系统平衡时候的参数，比如应力应变什么的，如果不收敛，就把增量减小再算（荷载增加一次，按照平衡状态计算系统的应力应变这类参数的过程貌似叫迭代），减小几次还不收敛就退掉（所谓收敛是不是就是系统还能满足平衡状态？）但是当我设置过Amplitude，里面定义了力关于时间的增量之后，abaqus运算的时候是看我Amplitude的设置还是step里的？四个问题整理如下：Q1：increment size = time period / Maximum number of incrementes？Q2：每次增加的力的大小= 施加的荷载×time period / Maximum number ofincrementes？Q3：迭代是不是就是力增加了一点之后，按平衡状态算下应力应变的这个过程？所谓收敛就是根据之前定义的材料属性，边界条件，系统满足平衡要求？Q4：step里的设置和load里Amplitude的设置，区别联系？这两个是怎么一起作用的？以下是坛友Valehtelija 的回答：Q1：初始增量步会受到最小增量步的限制。

Q2：力加载依照增量步大小线性变化不适用于弧长法。

Q3：迭代是求解非线性方程的一种数值计算方法，隐式和显式的差别在于非线性方程组的解耦，显式算法无需迭代。

这些东西可以去读读数值分析的教材。

另外除非有刚体位移和接触定义不正确（aba会提示）的问题，aba迭代算法一般都是收敛的。

关于ABAQUS在流固耦合方面的应用

关于ABAQUS 在流固耦合方面的应用摘要：针对ABAQUS 有限元分析软件中的流固耦合功能，简述了其中理想气体状态方程的各参数含义以及流固耦合的分析要点。

文章通过ABAQUS 仿真分析和理论数值解的对比，证明了ABAQUS 软件计算理想气体状态方程的可信性，最后介绍其在某型号弹上的分析应用。

关键词：理想气体方程流固耦合 ABAQUS前言随着有限元技术的发展和用户要求的提高，各大有限元软件都含有流固耦合模块，其主要用于液体、理想气体和JWL 的模拟，本文着重介绍ABAQUS 中理想气体状态方程的功能和应用。

为了验证ABAQUS 理想气体状态方程模拟气体压缩的正确性，首先利用其模拟简单的气体压缩过程，并获得该过程中气体的状态变化曲线（仿真曲线）；然后通过matlab 求解该模型理论上的气体状态方程，并在Matlab 上获得数值解（理论曲线）。

将仿真曲线和理论曲线进行对比，发现二者非常吻合，证明了ABAQUS 模拟理想气体状态的可信性。

在此基础上，将其用在某型号弹上的流固耦合分析。

1 理想气体方程的参数含义在ABAQUS 有限元分析软件中，气体压缩方程为：()a z p p R ρθθ∆+=- (1)其中：p ∆：气体压强的增量，初始增量为零，ODB 文件输出的压强 a p ：初始的气体压强，标准大气压为51.01310⨯Paρ：气体密度，这里设为31.17/kg mR ：气体常数，这里为287θ：气体温度，初始温度设为20℃，ODB 文件输出的温度 z θ：绝对温度的零值，这里为-273℃在分析时，需要在定义系统的绝对零度值，如图1所示图1 定义系统的绝对零度2 ABAQUS 仿真建立如图2所示的装配图，气体在一个封闭的环境内受到活塞的压缩。

假设整个过程没有任何能量的损失，及活塞气体和活塞之间没有热传递，且活塞以一定的速度向前运动。

图2 气体未压缩和压缩后体积的变化在设置模型过程中，活塞和气体之间的接触通过inp文件的关键字实现，经过实践证明，这样的定义方式可以有效避免气体的泄露。

(完整版)[P]ABAQUS流固耦合之--增量步参数设置

1. ABAQUS流固耦合分析步参数设置（1）abaqus流固耦合分析步参数设置-BASICTIME PERIOD为该分析步总时间，例如图中设定为86400s（该单位与建模时设置的系统单位一致，以下时间单位均默认为秒），则认为该分析步在86400s即24h内完成。

（2）EDIT STEP—INCREMENTATION，增量步的设置通常type选择automatic选项，即系统根据计算速度及收敛程度自动调整增量步（fixed为固定增量步，如每一步设置8640，则进行10步，最终总时间为86400，该选项不建议适用，模型复杂时易导致不收敛）Maximum number of increments，默认为100，模型复杂不易收敛时，可将其调大，即最大迭代次数增加（通常设置1000即足够）。

Initial，初始增量步，通常设定为time period的0.1~0.01倍，若模型收敛性较好，则系统将通过automatic功能自动调大增量步，加快计算速度。

Max.pore pressure change per increment，允许每步最大增量，该选项建议调大，例如本模型初始孔压最大值为6e5pa，则该选项可设定大于e5的数量级（设置过小，如e-5，则每步允许增量步太小，反复迭代次数过多易导致不收敛），End step when pore pressure change rate is less than可不设置，即认为其计算至最后终止。

（3）other其他选项非线性模型求解通常勾选unsymmetric。

以下为网络帖子，其所遇到问题正是由于增量步设置导致（尤其最大允许增量步的设置），供参考。

2. 帖1[流固耦合] abaqus流固耦合进行瞬态分析时，设定的UTOL是什么意义？如题，最近模拟的是注水试验过程，在进行瞬态渗流分析时，采用自动时间步长里要设置一个UTOL的值，书中说这个值是增量步中允许的孔压变化最大值，决定了孔压对时间积分的精确度。

abaqus增量步的理解

很多人以为是时间的增量我感觉这样理解是不正确的因为增量步针对的是荷载的增量我们看这个公式初始增量步中的荷载大小总的荷载大小初始增量步时间分析步总时间所以abaqus在进行尤其是一些非线性问题的计算的时候将step拆分成很小的增量步就是通过还很小的荷载增量下得到结果然后再进行下一步的分析的
abaqus 增量步的理解

以此类推，直至得到收敛解，或者达到 ABA 所允许的一个增量步中最多 5 次增量步减小的限制，而终止分析；如果连续 2 个增量步只需少于 5 次的迭代就获得收敛解，ABA 会自动地将增量步的大小增大至当前增量步的 1.5 倍，继续进行下一个增量步的计算。
对于这个分析过程我们可以这样理解，比如对于初始增量步如果设置过下会增加计算过程，但是过大会导致不收敛的问题这就是因为，如果过大，abaqus 折减了 5 次仍然没有收敛，所以 abaqus 就会停止运算。导致不收敛的问题。
编辑：技术邻 Bourn
abaqus 对于计算分解为了 step（分析步）-increment（增量步）-迭代步三部分这其中最需要理解的就是增量步，比如增量步是如何对结果进行影响的，增量步设置
中的 innital min 和 max 三个属性值如何设置。谈下自己对于增量步的理解，增量步的增量是针对什么来的呢？很多人以为是时间的
BA 首先根据用户指定的初始增量步大小进行迭代；

缺省状态下，若在某一增量步 16 次迭代中仍不收敛（或者出现发散），ABA 会放弃当前增量步，并将增量步大小减小为当前增量步大小的 0.25 倍，重新开始迭代尝试；若在减小后的增量步 16 次迭代中仍不收敛（或者出现发散），ABA 会继续放弃当前的增量步，并将继续减小增量步的大小至当前增量步大小的 0.25 倍，重新开始迭代尝试； ABA 总是利用比较小的载荷增量来尝试找到收敛解。若此增量步仍不收敛，ABA 将再次减小增量步的大小；

abaqus扩散模拟步骤

abaqus扩散模拟步骤最近在对ABAQUS的学习中遇到了一些问题，就是在建模过程中Step模块的分析步以及每个分析步下的初始增量步、最大增量步、最小增量步它们的具体含义，该去怎样设定，ABAQUS在求解一个非线性问题时是怎样进行迭代的，如何去判断每个增量步迭代的平衡条件等等。

通过查阅资料和ABAQUS帮助文档，我对这些问题也有了深入的理解，现将这些问题以及我自己的一些理解总结如下，希望和大家分享。

ABAQUS/Standard对于非线性问题的求解采用的是Newton-Raphson算法来实现。

通过对每一个分析步下的增量步进行多次迭代，来使每个增量步达到收敛，进而得到该分析步下的收敛解。

在迭代的过程中，ABAQUS会根据收敛情况，自动地对增量步进行扩大或折减。

具体过程如下：如果一个增量步在16次迭代之内获得了收敛解，则成功结束当前的增量步，并开始求解下一个增量步。

如果两个连续的增量步都在5次迭代之内就获得了收敛解，ABAQUS/Standard自动将下一个增量步增大为当前增量步的150%。

这个过程叫做增量步的“扩大”。

如果一个增量步经过16次迭代仍没有获得收敛解，或者计算结果是发散的，ABAQUS/Standard会将增量步减小为当前增量步的25%，重新开始迭代尝试，此过程称为“折减”。

当折减次数超过5次，那么就会出现我们经常遇到的错误信息：***ERROR: TOO MANY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT: ANALYSISTERMINATED造成这样的问题往往是因为模型的本身有问题，例如存在刚体位移、过约束、接触或者塑性材料定义不当、网格过于粗糙或过于细化等。

在分析一个非线性问题前，一般都要对最大增量步的数目、初始增量步、最大和最小增量步进行适当的设定，来保证求解的顺利进行。

这些参数的具体设置方法如下：初始增量步：对于很容易收敛的问题，一般设定为1即可；对于难以收敛的非线性问题，需减小初始增量步，如将分析步时间乘以0.1或0.01(这个需根据问题的具体情况决定)。