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Ls-Dyna 负体积问题  

2010-07-26 20:14:28|  分类: Ls-Dyna 资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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对于承受很大变形的材料,比如说泡沫,一个单元可能变得非常扭曲以至于单元的体积计算得到一个负值。这可能发生在材料还没有达到失效标准前。对一个拉格朗日 (Lagrangian) 网格在没有采取网格光滑 (mesh smoothing) 或者重划分 (remeshing) 时能适应多大变形有个内在的限制。LS-DYNA 中计算得到负体积 (negative volume) 会导致计算终止,除非在 *control_timestep 卡里面设置 ERODE 选项为 1,而且在*control_termination 里设置 DTMIN 项为任何非零的值,在这种情况下,出现负体积的单元会被删掉而且计算继续进行 (大多数情况)。有时即使ERODE 和 DTMIN 按上面说的设置了,负体积可能还是会导致因错误终止。

有助于克服负体积的一些方法如下:
        *  简单的把材料应力-应变曲线在大应变时硬化。这种方法会非常有效。

*  有时候修改初始网格来适应特定的变形场将阻止负体积的形成。此外,负体积通常只对非常严重的变形情况是个问题,而且特别是仅发生在像泡沫这样的软的材料上面。

*  减小时间步缩放系数 (timestep scale factor)。缺省的 0.9 可能不足以防止数值不稳定。

*  避免用全积分的体单元 (单元类型 2 和 3),它们在包含大变形和扭曲的仿真中往往不是很稳定。全积分单元在大变形的时候鲁棒性不如单点积分单元,因为单元的一个积分点可能出现负的 Jacobian 而整个单元还维持正的体积。在计算中用全积分单元因计算出现负的 Jacobian 而终止会比单点积分单元来得快。

*  用缺省的单元方程 (单点积分体单元) 和类型 4 或者 5 的沙漏 (hourglass) 控制 (将会刚化响应)。对泡沫材料首先的沙漏方程是:如果低速冲击 type 6,系数 1.0; 高速冲击 type 2 或者 3。

*  对泡沫用四面体 (tetrahedral) 单元来建模,使用类型 10 体单元。

*  增加 DAMP 参数 (foam model 57) 到最大的推荐值 0.5。

*  对包含泡沫的接触,用 *contact 选项卡 B 来关掉 shooting node logic。

*  使用 *contact_interior 卡
      用 part set 来定义需要用 contact_interior 来处理的 parts,在 set_part 卡 1 的第 5 项 DA4 来定义 contact_interior 类型。缺省类型是 1,推荐用于单一的压缩。在版本 970里,类型 1 的体单元可以设置 type=2,这样可以处理压缩和剪切混合的模式。

*  如果用mat_126,尝试 ELFORM=0

       *  尝试用 EFG 方程 (*section_solid_EFG)。因为这个方程非常费时,所以只用在变形严重的地方,而且只用于六面体单元。
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