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C02 COPV 仿真代码

已完成
01

验收 / 总结 / 介绍

C02 已完成:详细装配的 12 个承力分区,P1 位移、582,705 自由度;1 MPa 内压与闭口端合力,峰值位移 0.3559 mm。支持位移/应力剖面,以及边界条件和载荷的独立显示开关;源码与核对记录可复现。

02

问题 / review记录

参考 R02 的材料/载荷合同及原始场核对方法:独立轴对称模型位移差 4.724e-10、原始 GP 应力差 2.916e-09;另有 CalculiX 三维旋转铺层补丁核对。详细模型真残差 1.018e-10。CPU 组装,CUDA FGMRES/GAMG,最粗层为小型 CPU SVD;理想粘结、直边几何及 P1 弹性基准的范围见详情,网格及 P1/P2 收敛留给 C03。

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C02 / 第2周

COPV 仿真代码

材料、内压、约束与求解脚本

阶段第2周
开始日期2026-10-29
截止日期2026-10-30
状态已完成
前置任务C01

预期交付物

材料、内压、约束与求解脚本

验收 / review要点

明确复合材料/铺层的建模方式,核对单位及边界条件

结果与交付链接

前置任务

C01

问题 / review记录

弹性基准、材料方向、载荷闭合及求解核对通过;密封接触/损伤/额定压力不属于本阶段,网格收敛由 C03 完成。

边界条件 / 载荷可视化

在查看器打开“边界条件”可显示下端 A/B/C 三点及各自锁定的全局位移分量;打开“载荷”可透视高亮真实受压面与环形端面,并显示压力方向及上下端合力。可配合剖面查看。箭头为圆柱与锥体组成的三维实体,随模型同步旋转;长度仅示意方向,载荷数值随状态变化;显示开关不改变求解工况。本例没有墙面或铰链支承。实际节点、分量与载荷数据 · BC 与载荷参考图。

材料、载荷与求解范围

计算 12 个承力实体:Al 6061-T6 内衬、环氧粘接层、四个碳纤维/环氧铺层分组、两个极区补强、Ti-6Al-4V boss 与 316L 接口套。六个密封/挡圈实体只在 C01 构造中展示。承力界面为共享网格的理想粘结。

单位 mm–N–MPa;内压 1 MPa 是代码基准。内湿壁与端口内肩承受压力,上下端口另各施加一次 pπr² 闭口端合力,分别 326.8513 N 和 213.8246 N。三点 3–2–1 约束只去除六个刚体模态。解析圆孔端面积与直边网格之间保留 0.181476 N 的轴向余量,约为 pπR² 的 5.777×10⁻⁶,由数值定位约束反力平衡;这不是实际安装反力。离散端面积闭合属于 C03 的检查项。

AS4/3501-6 使用完整九个三维弹性常数,按原始积分点的局部纤维/横向/法向基旋转;铺层角从内到外为 +55/−55/−55/+55°,上下极区为 +25/−25°。这是研究用方向场。碳材料与 Al 弹性参数引用 NASA 文献;Ti 的 E 沿用 R02,ν=0.28 为建模假设;钢 E=200 GPa 引用材料表,ν=0.30 为假设;胶层 E=3 GPa、ν=0.35 均为数值假设。完整数值与来源见材料合同。

材料E [MPa]ν数值来源 / 假设
Al 6061-T6690000.33NASA 工程分析表 4
Ti-6Al-4V1151000.28R02 来源记录;ν 为沿用假设
316L2000000.30材料弹性模量表;ν 为假设
环氧粘接层30000.35两者均为数值基准假设

AS4/3501-6:E₁/E₂/E₃ = 114452.971 / 10342.136 / 10342.136 MPa;G₁₂/G₁₃/G₂₃ = 5998.439 / 5998.439 / 3792.117 MPa;ν₁₂/ν₁₃/ν₂₃ = 0.33 / 0.33 / 0.47。NASA-TM-109108 表 1转引上游参考文献,本次未独立取得该上游报告;来源与转换精度保存在合同中。

194,235 个角点、914,613 个四面体、582,705 自由度。位移为 P1,几何为直边;坐标/输出网格保留 1,380,976 个 TET10 点,中边点位移按仿射关系插值。完整 P2 装配的预条件层超出资源预算,本次不声称详细 P2 已通过。两处极区补强的内表面拟合修复及体积变化有单独记录;线性体网格经 Netgen 优化,修正了近退化单元。CPU FFCx 组装,CUDA FGMRES/GAMG 矩阵和向量运算,最粗层为小型 CPU SVD,完整层级见复现包。

参考 R02 的核对方法

对象独立核对结果
旋转正交各向异性 TET10 补丁解析场 / GPU FEniCSx / CalculiXGPU 应力误差 1.126e-14;Cal 应力误差 1.030e-07(ASCII 输出)
同几何轴对称闭口多层容器独立 skfem / GPU FEniCSxU 差 4.724e-10;原始 GP 张量差 2.916e-09
完整详细三维装配真残差 / 力矩平衡 / 功能关系 / 独立半载及零载残差 1.018e-10;功能误差 8.915e-12;半载位移误差 9.799e-10

上述 CalculiX 与 skfem 核对属于两个明确的验证试件,没有声称完成另一套详细装配全规模 CalculiX 计算。详细三维模型峰值解耗时 28.0 秒,本次通过的运行共 118.6 秒;不包含此前被拒绝的构造、网格和预条件器尝试。

场与载卸载状态如何解释

原始单元/积分点的全局及局部应力、位置和积分权重以 float64 保存在本地。网页应力色为各单元原始 GP 的体积加权均值,不跨材料或铺层平均;切面位移在 FE 域中按 P1 插值。金属显示 von Mises,复合层显示纤维方向应力。

详细模型的 20 个状态按线弹性解精确比例生成,另从零初值独立求解半载与零载验证;小型轴对称参考模型实际执行了 20 次求解。这些结果不表示塑性回线、密封压缩、接触开闭、损伤或爆破强度。局部应力峰值及网格/几何/P1-P2 收敛由 C03 处理。

少量参考视图:位移全景 · 纤维应力剖面 · 金属应力剖面。

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