Workbench LS-DYNA | 液体自由晃动仿真

1. 问题描述

采用Workbench LS-DYNA ，分析具有高度差的液体在重力作用下的液面自由晃动情况。

2. 材料参数

双击Engineering Data，进入材料库，新建名为water的材料，双击左侧Shock EOS Linear，密度填入1000，Shock EOS Linear 的C1填入100，其它参数设置为0。

3. 几何模型

代表液体的几何体宽50mm，厚6mm，左侧液体高度35mm。，右侧液体高度16mm，两侧页面高度差为19mm。

4. 有限元模型

双击Model，进入Mechanical模块，点击模型树下的几何体，赋予water材料。

点击模型树下的Mesh，设置单元尺寸0.001m。

右击Mesh，选择Generate Mesh，开始划分网格。网格划分好如下图所示。

5. 计算参数

5.1 重力场

右击模型树下的LS-DYNA，选择Standard Earth Gravity，添加重力场。

点击模型树下的Standard Earth Gravity，设置重力加速度为-x方向。

5.2 位移约束

右击模型树下的LS-DYNA，选择Displacement，添加液体边界约束。重复上述操作3次，共添加三个边界约束。

点击第一个Displacement，作用几何选择以Y向为法向的两个侧面，将Y向位移设置为0，将x和z设置为Free。

点击第一个Displacement 2，作用几何选择以Z向为法向的两个侧面，将Y向位移设置为0，将x和y设置为Free。

点击第一个Displacement 3，作用几何选择底面，将X向位移设置为0，将z和y设置为Free。

5.3 求解时长

点击LS-DYNA下的Analysis Settings，设置计算时长为0.3s，Time Step Safety Factor设置为0.5，将沙漏类型设置为Standard LS-DYNA。

右击LS-DYNA下的Solution，插入Deformation --> Total，提取变形结果。

右击LS-DYNA，选择Run，开始计算。

6. 查看结果

变形云图如下图所示，可见最大位移为18.8mm，与两侧液面的初始高度差（19mm）基本一致。

7. 知识点

在液体自由晃动中，沙漏类型设置会直接影响计算结果，建议选择如下三种类型：Standard LS-DYNA，Flanagan-Belytschko Viscous Form和Exact Volume Flanagan-Belytschko Viscous Form，三种类型计算结果稍有差异，如下面动图所示。

7.1 Standard LS-DYNA

7.2 Flanagan-Belytschko Viscous Form

3

7.3 Exact Volume Flanagan-Belytschko Viscous Form