拉胀泡沫的结构和流体流动模拟【Simpleware应用】

Posted · Add Comment

概述

拉胀材料的泊松比为负值，因此拉伸时它会在各个方向膨胀。本项目从华盛顿大学的同步加速器装置获得拉胀泡沫的高分辨率 3D 扫描数据。使用 Simpleware ScanIP 和 Simpleware FE 模块对数据进行自动分割和网格划分，将网格模型分别导出至 ABAQUS、Fluent 和 LS-DYNA 中模拟。

亮点

  • 基于 Synchrotron XMT 的扫描数据（3 µm 的分辨率）
  • 自动分割和网格生成
  • 10 分钟内完成从图像到模型的处理
  • 对固体和空气域进行多部分网格划分，模型可用于结构和流体流动模拟

图像处理

将高分辨率（3 µm）的 Micro-CT 扫描数据导入 Simpleware ScanIP，对背景图像进行降噪处理，并使用自动的阈值工具分割主要区域。两个掩模代表泡沫和提取出的周围空气。

图：在 Simpleware ScanIP 中由 Micro-CT 数据分割泡沫

网格生成

在 Simpleware FE 模块中，几分钟内即可同时生成用于有限元分析的多部分网格，软件算法能够保证接触面上节点和元素的一致性。本案例还在材料的边界处创建了多个节点集，生成各种适合导出至 ABAQUS、Fluent 和 LS – DYNA 格式的网格模型。

图：在 Simpleware FE 中拉胀泡沫的多部分网格划分

模拟

接下来运行有限元和流体流动模拟。在 ABAQUS 中进行结构分析展示材料内部的弹塑性，Fluent 中的流体流动模拟计算通过空气域的流速和流固耦合作用，在 LS-DYNA 进行冲击模拟演示泡沫在动态载荷下的变形。

视频：LS-DYNA 中拉胀泡沫的模拟：弹塑性压缩、拉伸和剪切

参考

致谢和更多信息请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/auxetic-foam-analysis.html