LS-DYNA显式时间步长与沙漏控制.ppt

LS-DYNA 显式时间步长与沙漏控制,显式时间步长,显式时间积分,基于时间积分的中心差分法 时刻tn的运动方程（无阻尼）Man=Pn-Fn+HnM－对角质量阵P－外部载荷＋体力F－内力（stress divergence vector）H－沙漏阻力,显式时间积分,an=(Pn-Fn+Hn)/ M accelerations at tnVn+1/2=Vn-1/2+anΔtn velocities at tn+1/2 un+1=un+ Vn+1/2 Δtn+1/2 displacements at un+1,显式时步计算,时间步长＝tssf*L/c Tssf=时间步长缩放因子（default=0.9） L=单元的特征长度 C=材料的声速 L/c表示一个弹性应力波传过这个单元的时间 时步和最高的频率成反比ω＝sqrt(k/m) 例如：梁单元的轴向模态k=EA/L; m=ρALω＝sqrt(EA/ρAL^2)= sqrt(E/ρ)/L=c/L,材料声速,高密度高刚度材料有高的声速材料 声速（m/s)STEEL 5240ALUMINUM 5328TITANIUM 5220PLEXIGLASS 2598WATER 1478AIR 331,特征长度L,体单元或厚壳单元 L=volume/areamax side 壳单元 L=area/lengthmax edge (Default) L=area/lengthdiagonal L=area/lengthmin side 梁单元 L=beam length,显式时间步长的计算,离散的弹簧 和长度无关（刚度直接给定） 和节点质量和弹簧刚度有关系 时步缩放因子（tssf) 本质上来说，安全因子是确保计算的稳定 默认是0.9（爆炸模型取0.67） 如果计算不稳定或结果有疑问，可减小到0.8或更小（或者是用双精度计算）,运行时间的一些说明,仿真分析运行的时间决定于： 问题的分析时间 时步大小（材料性质，单元大小）LS-DYNA使用所有单元时步的最小时步 单元的数目/单元公式 接触类型（通常影响不大） 附加计算选项的设置（如：二阶应力更新，沙漏能的计算，沙漏控制的类型等） 计算机的速度/CPU的数目 CPU用时的估计 估计的CPU用时可以通过发送开关命令（sw2)得到假定时间步长保持不变SOFT＝1推荐在包含软材料接触的情况下使用，如泡方等。

或者用于不同网格密度间的接触,缩短运行时间,有些模型，运行时间短，不是问题对于大模型或准静态模拟，运行时间是重要的通常，可采用下面几个步骤来减少显式仿真的运行时间 当求解不正常时及早中断 避免不必要的小单元 软化材料（不建议使用） 使用单点积分单元公式（推荐的公式） 删除引起时步减少的单元 时间缩放（增大载荷，减少载荷作用时间） 质量缩放（增加质量） 有时使用隐式分析是一种高效的方法,*CONTROL_TERMINATION 指定时间或循环（时间步）终止 当时步＝初始时间步长的某个小数时终止 能量变化达到某个百分数时终止 质量变化（仅用于使用质量缩放的求解）达到某个百分数时的终止 *TERMINATION_ BODY:基于刚体位移的终止 NODE:基于节点坐标值的终止 CONTACT:基于零接触力的终止,终止控制,单向接触类型,*CONTACT_. NODES_TO_SURFACE ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACEAUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE ONE_WAY_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACEFORMING_NODES_TO_SURFACE金属成型分析常用 ERODING_NODES_TO_SURFACE CONSTRAINT_NODES_TO_SURFACE,ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE,类似于NODES_TO_SURFACE CONTACT,除了… 从面是面段的集合而不是节点集 借助于”INTFOR“二进制数据库文件可以显示出从面的压力分布（more on that later）,处理self_contact(曲面）以及part-to-part的接触 仅需定义从面，无需定义主面（主面假定为和从面一样） 使用two-way treatment 总是考虑壳的偏置厚度 没有数据写到RCFORC输出文件中。

必须设置力传感器*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY来输出接触力,SINGLE SURFACE CONTACT,类型 SINGLE_SURFACE（不推荐使用，“老的”基于节点的搜索方式） AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE（推荐使用） AIRBAG_SINGLE_SURFACE ERODING_SINGLE_SURFACE AUTOMATIC_GENERAL AUTOMATIC_GENERAL_INTERIOR,SINGLE SURFACE CONTACT,AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE是碰撞模拟中应用最多的接触 AUTOMATIC_GENERAL能够很好的处理壳的边－边接触和梁－梁接触 计算比AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE慢许多 AIRBAG_SINGLE_SURFACE用于折叠的气囊展开,SINGLE SURFACE CONTACT,Eroding Contact,处于自由面的单元被删除后接触面会自动更新 单元删除是根据材料失效准则删除的，而不是因为eroding contact 时间步长自动的调整以满足接触时间步长 Eroding contact通常用在高速仿真中 借助于ECDT参数(*CONTROL_CONTACT)可以取消eroding contact对时间步长的影响 因为单元删除后，从节点将变为自由节点，这些节点可以在接触中继续考虑（质量守恒） 自由节点是否删除由*CONTROL_CONTACT中的ENMASS参数控制,Eroding Contact,*CONTACT_ERODING_SINGLE_SURFACE（推荐使用） 基于*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE 面段方向不重要 *CONTACT_ERODING_NODES_TO_SURFACE 从面应包含所有要定义接触的节点 CONTACT_ERODING_NODES_TO_SURFACE 每一时步块排序一次,Projectile Penetrating Plate,删除的节点对接触的影响,基于面段的接触(SOFT=2),对壳单元，体单元和厚壳单元是基于惩罚的接触算法 刚度计算和SOFT=1采用相同的方式（基于稳定性原则） 穿透搜索采用独特的方法 该选项不能用于梁接触或节点到面的接触 运用 常规方法定义接触 在可选卡片A中，设置SOFT=2 970以前的版本不能用MPP,基于面段的接触(SOFT=2),基于面段的接触(SOFT=2),即使节点没有穿透但面段仍有撞击,因为检测的是面段与面段之间的穿透，而不是节点和面段之间的穿透,如果模型的几何形状带有尖角或边沿，基于面段的选择是一个很好的选择,Segment-Based Contact is implemented for: SURFACE_SURFACE AUTOMATIC_SURFACE_SURFACE SINGLE_SURFACE ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE AIRBAG_SINGLE_SURFACE ERODING_SURFACE_SURFACE ERODING_SURFACE_SURFACE,基于面段的接触(SOFT=2),忽略初始穿透 有初始穿透的节点在分析开始的时候不被移动 面段的初始穿透量会被存储起来，在计算接触力的时候，要从当前的穿透量中减去初始的穿透量作为接触力计算的穿透量 这种方法一直贯穿在整个分析中，因此，如果一个在开始计算时未被检测到的穿透节点在第一次检测到穿透时不会因为很大的接触力而产生巨大的速度 所谓的“shooting node logic” 参数SNLOG对此接触没有影响 当参数IGNORE设置成1时对SOFT=0或1的初始穿透会作同样的处理,基于面段的接触(SOFT=2),SOFT=2接触增加的选项 SBOPT在可选的卡片A中2（默认）：假定为平面面段3：可考虑面段的翘曲4：滑移选项5：使用选项3和4 DEPTH在可选的卡片A中2（默认）：检查面段穿透3：同2，但穿透深度同时在面段边缘检查5：同2，同时增加边－边穿透的检查,基于面段的接触(SOFT=2),基于面段的接触(SOFT=2),Falling Balls using Segment-Based Contact,基于面段的接触(SOFT=2),基于面段的接触(SOFT=2),Falling Blocks using Segment-Based Contact,每一个块用一个块单元来定义，节点不和接触面段产生接触,有时用来阻止发生严重变形的泡沫单元产生负体积 输入包括 Part set ID 惩罚因子 压垮激活因子（fraction of initial thickness） 970版本中有用于对大剪切变形作改进处理的选项（TYPE=2）,CONTACT_INTERIOR,*CONTACT_DRAWBEAD Approximates complex behavior of a drawbead *CONTACT_FORMING_. NODES_TO_SURFACE,SURFACE_TO_SURFACE,ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE OPTIONS 主面（模具）可以由不相联的和不规则形状的面段组成（as in IGES surfaces） 允许使用负壳厚度偏置（模具和工件的中性面一致） 当对工件调用”look ahead” h-adaptivity 时必须使用,片金属成型中的接触,*CONTACT_2D_ 用于处理轴对称和平面应变单元中的接触壳公式12－15梁公式7，8 CONTACT_2D_AUTOMATIC_.在显式仿真中优先使用 非自动接触CONTACT_2D.通常用在隐式仿真分析中,2D Contact,力传感器,*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_option 提供一种在选定位置记录接触力的方便的方法 只要指定从面 卡片2和3是空的 力传感器不产生接触力 单元删除是根据材料失效准则删除的，而不是因为eroding contact *CONTACT_FORCE_TRANSDUCER的两个选项 _PENALTY(测量基于惩罚的接触力） _CONSTRAINT（测量基于约束的接触力）,粘性接触阻尼,通过*contact关键字中VDC参数来指定 抑制垂直与接触表面的振荡 VDC=临界阻尼(2mω)的百分数 20％的阻尼＝20，而不是0.2 界面固有频率的计算使用下面的参数 刚度 K=interface stiffness 质量 m=min mslave ,mmaster 对光滑接触力的噪声影响很有用。

如一个part夹在其它两个part之间，其接触力有时会出现明显的噪声,,,相关的关键字卡片,*DATABASE_option ASCII 输出文件GLSTAT:整体的统计数据RCFORC:合成的接触力SLEOUT:接触能量NCFORC:在每一个节点的接触力（设置*contact打印标识SPR=1和MPR=1） Binary 输出文件*DATABASE_BINARY_INTFOR-接触力和应力a.在*contact_的卡片1中设置SPR=1和MPR=1b.在执行命令行中包含参数s=filename二进制文件可以被LS-PREPOST读入处理,。