在这个教程里，我们将学习如何使用RADIOSS中的双相材料模型（Bi-Phase Material Law，Law37）进行船舶入水过程的数值模拟。模型的上部为空气，下部为水，流体均被边界单元包围。Law37用于模拟空气、水以及流体边界。约束条件被施加于模型中边界单元的法向以模拟各类约束，并在船舶与流体间定义了接触界面（CEL）。
读取RADIOSS Block模板
（1）启动HyperMesh。
（2）在Preferences菜单中，选择User Profiles或单击工具栏中的
按钮。
（3）选择RADIOSS（Block100），并单击OK。
读取网格模型文件boat_ditching_1.hm
（1）在工具栏中，单击Open Model按钮
，并选择boat_ditching_1.hm文件。
（2）单击Open，可以看到，船舶、空气及水体模型被读入到HyperMesh中。
为空气（Component Air）定义材料、单元类型，并进行Part声明
（1）在模型浏览器Model Browser中，选择Air，单击Edit。
（2）确定card image当前选择为part。
（3）单击Material，创建材料。
（4）选择Assign material。
（5）在name文本框中，输入名称为air。
（6）在type栏中，选择FLUID，并在card image中，选择M37_BIPHAS，然后单击Creat Material。
（7）按如图20-16所示的内容完成相关参数的定义，并确认在ALE CFD Formulation中选择了ALE选项。
（8）单击return，回到上级菜单。
图20-16 输入参数并确认ALE项1
（9）单击Property，创建单元类型。
（10）选择Assign property。
（11）在name文本框中，输入Air，在type中，选择VOLUME。
（12）在card image中，选择P14_SOLID，然后单击Create Property。
（13）单击return，回到上级菜单。
（14）单击update，完成空气Part材料定义、单元类型的定义，以及Part声明。
为水体（Component Water）定义材料、单元类型，并完成Part声明
（1）在模型浏览器Model Browser中，选择Water单击Edit。
（2）确定card image当前选择为part。
（3）单击Material，创建材料。
（4）选择Assign material。
（5）在name文本框中，输入water。
（6）在type栏中，选择FLUID，并在card image中，选择M37_BIPHAS，然后单击Creat Material。
（7）按如图20-17所示的内容完成相关参数定义，并确认在ALE CFD Formulation中选择了ALE选项。
图20-17 输入参数并确认ALE项2
（8）单击return，回到上级菜单。
（9）单击Property，创建单元类型。
（10）选择Assign property。
（11）在name文本框中，输入water，并在type中选择VOLUME。
（12）在card image中，选择P14_SOLID，然后单击Create Property。
（13）单击return，回到上级菜单。
（14）单击update，完成Component water的材料、单元类型定义以及Part声明。
为船体（Component Boat）定义材料、单元类型，并完成Part声明
（1）在模型浏览器Model Browser中，选择Boat单击Edit。
（2）确定card image当前选择为part。
（3）单击Material，创建材料。
（4）选择Assign material。
（5）在name文本框中，输入boat。
（6）在type栏中，选择Elastic，在card image中，选择M1_ELASTIC，并单击Creat Material。
（7）按以下内容输入理想线弹性材料材料参数：密度、杨氏模量和泊松比。
Density=7.83E-06 kg/mm3
Young’s Modulus=210 GPa
Poisson’s ratio=0.3
（8）单击return，回到上级菜单。
（9）单击Property，创建单元类型。
（10）选择Assign property。
（11）在name文本框中，输入boat，并在type中选择SURFACE。
（12）在card image中，选择P1_SHELL，然后单击Creat Property。
（13）在thickness（THICK）中，输入1.00。
（14）将Ishell设置为24，并将Number of integration points（N）设置为5。
（15）单击return，回到上级菜单。
（16）单击update，完成component boat的材料类型、单元类型定义以及Part声明。
为空气边界（Component AIR-BC）完成材料类型、单元类型定义以及 Part声明
（1）在模型浏览器Model Browser中，选择AIR-BC单击Edit。
（2）确定card image当前选择为part。
（3）单击Material，创建材料。
（4）勾选Assign Material。
（5）在name文本框中，输入Air-BC。
（6）在type中，选择FLUID，并在card image中选择M37_BIPHAS，然后单击Create Material。
（7）按如图20-18所示的内容输入相关参数，并确认在ALE CFD Formulation中选择了ALE选项。
图20-18 输入参数并确认ALE项3
（8）单击return，回到上级菜单。
（9）单击Property，创建材料类型。
（10）勾选Assign Property。
（11）单击prop，选择已定义的单元类型AIR。
（12）单击update，完成component AIR-BC的材料类型、单元类型以及Part声明。
为水体边界（Component WATER-BC）完成材料类型、单元类型定义以 及Part声明
（1）在模型浏览器Model Browser中，选择WATER-BC单击Edit。
（2）确定card image当前选择为part。
（3）单击Material，创建材料。
（4）勾选Assign Material。
（5）在name文本框中，输入water-BC。
（6）在type中，选择FLUID，并在card image中选择M37_BIPHAS，然后单击Create Material。
（7）按如图20-19所示的内容输入相关参数，并确认在ALE CFD Formulation中选择了ALE选项。(www.xing528.com)
（8）单击return，回到上级菜单。
（9）单击Property，创建材料类型。
（10）勾选Assign Property。
（11）单击prop，选择已定义的单元类型AIR。
（12）单击update，完成component AIR-BC的材料类型，单元类型以及Part声明。
图20-19 输入参数并确认ALE项4
在船体和流体间建立接触
（1）在Tools下拉菜单中，选择Create Cards→ALE-SPH-CFD→INTER_TYPE18。
（2）在name文本框中，输入Boat-Fluid，并按回车键，此时，GUI将引导用户进入INTER_TYPE18编辑界面。
（3）设置为ISTF为1，设置STFAC为0.001，并设置GAP为22.5，如图20-20所示。
提示：将GAP值设置为ALE Component中平均单元尺寸的1.5倍为宜。
图20-20 输入接触的参数
（4）单击return，并切换到add面板。
（5）在master selection中，将选择类型切换为comps，并选择名为boat的component。
（6）单击update。
（7）在slave-selection中，将选择类型切换为comps，并选择模型中除了boat以外的所有component。
（8）单击update。
为船体创建刚性单元，并在刚性单元主节点附加集中质量
（1）通过isolate功能，在视图区域中仅显示Part Boat。
（2）在Utility菜单中，选择RBODY Manager，或在Tools下拉菜单中，选择Rbody Manager。
（3）在Title栏中，输入boat-rigid。确认Master Node设置为Calculate Node，Slave node（s）设置为Parts，单击Parts图标，并选择Part Boat，如图20-21所示。
（4）单击Create，创建刚性单元。
（5）在刚性单元一览表中选择此前创建的RBODY，并单击Edit card图标。
（6）进入属性编辑面板后，在mass栏中输入23.04，以模拟附加质量。
（7）单击return，回到上级菜单。
（8）单击close，关闭RBODY Manager。
创建初始速度
（1）在Utility Menu中单击BSs Manager，或通过Tools下拉菜单，选择BSs-Manager。
（2）在name文本框中，输入Boat。
（3）在Select type中，选择Initial Velocity。
（4）将GRNOD设置为Nodes。
（5）单击Node图标，并选择在步骤（4）中，创建的刚性单元的主节点（master node）。
（6）设置Z velocity（VZ）为-110，即沿Z轴负方向的初始速度，其大小为11.0。
（7）单击create，完成初始速度创建，如图20-22所示。
图20-21 创建刚性单元
图20-22 初始速度的创建
为空气及水体的表面节点创建约束
（1）在Utility Menu中单击BSs Manager，或通过Tools下拉菜单，选择BSs-Manager。
（2）在视图区域中，重新显示模型中的所有Part。
（3）在name文本框中，输入constraints-x。
（4）在Select type中，选择Boundary condition。
（5）将GRNOD设置为Nodes。
（6）选择空气域及水体网格两侧各一个节点。
（7）然后在nodes黄色面板上单击鼠标左键或右键，在弹出的高级选择菜单中，选择By Face，HyperMesh会自动选择所有与此前预选的两个节点处于同一face内的所有节点，如图20-23所示。
（9）单击creat，完成约束的创建。
（10）与以上方式类似，完成空气域及水体网格外表面处于X-Z平面内的所有节点沿Y轴的平动自由度的约束。
（11）与以上方式类似，完成空气域及水体网格外表面处于X-Y平面内的所有节点沿Z轴平的动自由度的约束。
图20-23 选择节点
设置控制卡片及输出要求
（1）在Utility Menu中，选择RADIOSS Tools，然后选择Engine File，此时，用户界面中将弹出RADIOSS Engine File对话框。
（2）在GENERAL，ANIM，以及DT窗口中，按如图20-24所示的方式完成各项参数定义。
图20-24 输入各个窗口的参数
图20-24 输入各个窗口的参数（续）
（3）单击Apply→Close。
（4）此外，在HyperMesh主菜单中的Analysis页面下，如图20-25所示的控制卡片需要激活和定义。
图20-25 需要激活和定义的控制卡片
（5）在TitleCard中，输入分析的名称为BOAT-DITCH1。
（6）在MemoryReq卡片中，输入NMOTS为40000，定义分析占用内存。
（7）在Spmd，IOFlagCard以及AnalysisFlages卡片中，保持默认设置。
（8）在ALE_CFD_SPH卡片中，单击ALE_Grid_Velocity，使其处于激活状态。
输出模型并提交求解
（1）在File下拉菜单中，单击Export，或者单击Export按钮（
标准HyperMesh界面，或
HyperWorks DeskTop）。
（2）指定输出目标文件夹。
（3）在name文本框中，输入boatditching_1，并单击Save。
（4）在输出栏的下部，打开Export Options面板。
（5）勾选Merge starter and engine file。
（6）单击Export，完成模型输出。
（7）选择Start→Programs→Altair HyperWorks 11.0→RADIOSS。
（8）RADIOSS完成启动后，在Input file栏中，选取此前输出的boatditching_1_0000.rad文件，如图20-26所示。
图20-26 选取RADIOSS文件
使用HyperView查看求解结果（可选）
单击Save，保存当前HyperMesh作业，并启动HyperView，查看求解结果。
提示：本教程使用流体边界单元及其施加的边界条件来得到一个无限流体域，如果不使用流体边界单元，该有限离散空间将被视为封闭空间，相当于船舶进入了一个封闭的有限空间。读者可自行使用模型文件boat_ditching_2.hm重做上述各步骤，在约束边界条件施加时，直接选取流体的外表面即可。
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