水力单元允许模拟流体与实体之间的作用,而不必考虑流体的细节。由于不考虑流体的运动(如晃动),因此这些单元仅适用于受到良好控制的流体。流体与实体之间的这种作用通常是使用静水压力载荷体现的;但是,水力单元可以更精确地表示流体-实体作用,这是因为它们可以考虑到容器移动或变形时的流体惯性。
水力单元遵循剪切应力可以忽略、且应变能仅取决于体积应变的假设:
U = 0.5*K*ε v 2
其中,K 和 ε v 分别是体积模量和体积应变。此方程得出正常的静水体积响应为 P = K*ε v 。
三维水力单元可以具有多种几何形式:块体(8 个角节点,6 条四边形边)、锥体(5 个角节点,1 条四边形边,4 条三角形边)和四面体(4 个角节点,四条三角形边)。若要更好地描述流体的大规模运动,则需使用中节点。
确定三维水力单元的表面编号
将载荷应用到水力部件的表面编号时,请注意,某些模型可能不会使面上的所有直线都加载到同一表面编号上。此时会发生什么情况?如果模型源自 CAD 实体模型,则无论直线的表面编号如何,与 CAD 模型表面重合的所有面都将接收载荷。在手动构建的模型和经过更改以使该部件不再与 CAD 部件关联的 CAD 部件中,定义一个面的四条直线(四节点区域)中的任意三条或三条直线(三节点区域)中的两条所共有的表面编号将确定该面的表面编号。
接下来,在“积分阶次”下拉框中选择将对此部件中的水力单元使用的积分阶次。对于矩形单元,请选择“2 阶”选项。对于中度扭曲的单元,请选择“3 阶”选项。对于极度扭曲的单元,请选择“4 阶”选项。单元刚度公式的计算时间将以积分阶次的三次方增加。因此,为缩短处理时间,应使用将生成可接受结果的最低积分阶次。
若要使此部件中的三维水力单元激活中节点,请在“中节点”下拉框中选择“包括”选项。选择此选项后,三维水力单元将在每条边的中点处定义更多节点。(对于 CAD 实体模型的网格,中节点将遵循 CAD 表面的原始曲率,具体取决于创建网格之前选择的选项。对于手动构建的模型和已更改的 CAD 模型网格,中节点位于角节点之间的中点。)这会将 8 节点三维水力单元更改为 20 节点三维水力单元。带有中节点的单元有助于更精确地计算梯度。但是,带有中节点的单元会增加处理时间。若网格足够小,则中节点无法显著提高精确度。