ABAQUS粒子生成器如何控制粒子的生成个数

ABAQUS粒子生成器如何控制粒子的生成个数

      ABAQUS粒子生成器在喷丸强化中应用相对较多，主要是其可以相对准确模拟喷丸强化过程中弹丸的流出情况，但是实际喷丸过程弹丸在喷丸流出时是在一定的角度范围进行运动，弹丸并不是完全以90度方向进行射出，结合python进行二次开发可以进一步准确的模拟实际喷丸强化工况。

喷丸强度是喷丸工艺的重要因素，以ALMEN试片喷丸后测量得到的弧高值表征。材料在满足一定覆盖率前提下不能过喷也不能欠喷，这时候粒子数量就需要相对准确的控制。最近几月收到一些私信说粒子的流量协调是怎样的，怎么控制粒子个数，甚至多种粒子协同生成怎么控制等等，最近时间相对富裕，发帖集中回答一下这类问题，但本帖只是个人在应用过程中的一些想法，只能作为参考，作者根据前几天刚做的项目验证了少数粒子的控制情况，大家有什么想法尽管提出。

      本帖先研究一种粒子存在的情况。通过查阅帮助文档，质量流率通过速度、密度和喷口的阈值控制，具体公式如下：

式中，M(t)是质量流率，Q(t)是速度流率，r是粒子密度，e(t)是阈值，默认值是0.4，其主要决定的是粒子喷出的疏密情况以及防止喷嘴堵塞的参考值。至于单位呢也很容易知道，以mm-t-s作为基准单位，速度单位为mm/s，密度单位是t/mm³，阈值无量纲，这样算下来质量流率的单位则是t/(mm·s)^-1，其意义为单位时间单位面积生成的弹丸质量，我看到很多人一直认为其是单位时间生成的弹丸质量，其实是错误的，当然我的想法可能不一定对，仅供参考。宏观意义上的质量和速度协调大体就是这么定义的，至于这个公式为什么这么定义其实也不难理解，质量流率一定，弹丸速度过慢肯定是导致喷嘴堵塞的，过快则超过设定的质量流率，与实际也不符。

      但是在ABAQUS建模甚至实际过程中，喷嘴尺寸大小肯定不是单位面积(mm)，可能更大或者更小，尤其算力不足情况下只能使用代表体积单元，喷嘴尺寸也可能更小，弹丸数量、质量流率以及分析步时间的确定都是我们需要关注的问题。

      假定弹丸的半径是r（为了方便下面就不加单位），弹丸的密度为r，喷丸速度为V，根据这两个参数我们可以计算出弹丸的质量v（用于计算质量）和体积m。质量流率根据上述公式计算可以得到其数值大小为M(s)，即单位时间单位面积生成的弹丸质量，喷嘴面积假定为S，则粒子生成器单位时间生成的弹丸质量为S·M(s)，则单位时间生成的弹丸个数为shot_num = S·M(s)/m，这个时候我们就得到了一个基准值，我们假定满足100%喷丸覆盖率下需要的弹丸个数为number，那么这个时候生成number数量的时间为steptime = number/shot_num，此steptime非求解时间，只是弹丸满足一定个数的截止时间，具体分析步时间需要steptime加上所有弹丸均打到靶材表面所需要的时间，即totaltime，分析步时间。具体的质量流率和速度流率的控制如下：

质量流率幅值曲线定义

速度流率幅值曲线定义

      通过上述推导定义出的弹丸个数前后可能会相差1-2个左右，最多也不会太多。以上就是本帖的主要内容，若有不足恳请评论区提出宝贵意见完善本帖。