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How to | LS-DYNA使用技巧(五)

發(fā)布日期:
2025-04-14

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本系列旨在探討在LS-DYNA仿真分析中若干問(wèn)題的解決方案和優(yōu)化策略,涵蓋了從4節(jié)點(diǎn)殼單元的質(zhì)量計(jì)算,計(jì)算不穩(wěn)定的原因和解決方案,包括處理復(fù)合材料和薄殼接觸問(wèn)題的方法,如何初始化幾何圖形和使用LS-PrePost進(jìn)行位移輸出的指導(dǎo)等多個(gè)方面,以幫助用戶更有效地利用LS-DYNA進(jìn)行工程模擬和分析。

前期:

How to | LS-DYNA使用技巧(一)

How to | LS-DYNA使用技巧(二)

How to | LS-DYNA使用技巧(三)

How to | LS-DYNA使用技巧(四)


D3HSP文件中的質(zhì)量報(bào)告


考慮一個(gè)質(zhì)量等于體積*密度=2*2*2*0.07=0.56的4節(jié)點(diǎn)殼單元。

由此得出,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量為0.56/4=0.14 。


此外,還有兩個(gè)通過(guò)*element_mass定義的集中質(zhì)量:

● 在節(jié)點(diǎn)2處,集中質(zhì)量=0.10

● 在節(jié)點(diǎn)3處,集中質(zhì)量=0.20


這意味著:

● 節(jié)點(diǎn)1:0.14(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量)

● 節(jié)點(diǎn)2:0.14+0.10=0.24(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)+集中質(zhì)量)

● 節(jié)點(diǎn)3:0.14+0.20=0.34(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)+集中質(zhì)量)

● 節(jié)點(diǎn)4:0.14(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量)


此外,節(jié)點(diǎn)1和3通過(guò)*constrained_nodal_rigid_body定義在節(jié)點(diǎn)剛體中。


//在D3HSP文件中,可以找到以下消息


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

總質(zhì)量為 0.56 + 0.10 + 0.20 = 0.86 (結(jié)構(gòu)+集中質(zhì)量 = 總質(zhì)量)


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

NRB質(zhì)量=2*0.14+0.20=0.48(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)+集中質(zhì)量)


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

這是未包含在節(jié)點(diǎn)剛體中的殼體材料的質(zhì)量(總質(zhì)量-節(jié)點(diǎn)剛體的質(zhì)量)


// “質(zhì)量總結(jié)”部分

How to | LS-DYNA使用技巧(五)

這是節(jié)點(diǎn)2處的集中質(zhì)量。節(jié)點(diǎn)3處的集總質(zhì)量包括在節(jié)點(diǎn)剛體中,因此不在結(jié)構(gòu)的可變形部分中。


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

第一個(gè)數(shù)字是殼體材料質(zhì)量(結(jié)構(gòu)質(zhì)量);第二個(gè)數(shù)字是包括在節(jié)點(diǎn)剛體中的質(zhì)量的部分。集中質(zhì)量不包含在里面。


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

不是一個(gè)數(shù)字(NaN)


代號(hào)為NaN(非一個(gè)數(shù)字)的速度報(bào)告表明,由于多種原因,分析變得不穩(wěn)定,追蹤造成NaNs不穩(wěn)定的根本原因非常困難。盡管如此,仍可以通過(guò)激活ISNAN(*CONTROL_SOLUTION),在消息文件中報(bào)告輸出具有力或力矩陣列的節(jié)點(diǎn)(超出范圍…)。


頻繁地將狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到d3plot數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算不穩(wěn)定。它可以通過(guò)從D3DUMPRUNRSF文件重新啟動(dòng),并通過(guò)*CONTROL_BINARY_D3PLOT,或通過(guò)改變輸出間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)。頻繁的繪圖狀態(tài)輸出允許用戶查看模型從最初到不穩(wěn)定性的演變。


造成這個(gè)現(xiàn)象的根本原因是接觸破裂,或由非物理負(fù)載、不真實(shí)的材料參數(shù)輸入或嚴(yán)重的沙漏引起的嚴(yán)重單元變形。非物理阻尼參數(shù)也會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定發(fā)展,時(shí)間步長(zhǎng)過(guò)大也是如此。對(duì)于預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生較大物理變形的零件,最好堅(jiān)持默認(rèn)的單元類型公式,因?yàn)檫@些公式往往是最穩(wěn)健的。


如果將可變形點(diǎn)焊(梁類型9)與*CONTACT_SPOTWELD_TORSION一起使用,建議對(duì)殼體零件調(diào)用*DAMPING_PART_STIFFNESS(在阻尼系數(shù)為0.1時(shí)使用)。


如果涉及非常薄的外殼,自動(dòng)接觸可能會(huì)中斷。在這些情況下,可以增加薄殼的接觸厚度(請(qǐng)參見(jiàn)*PART_CONTACT)。


如果您懷疑復(fù)合材料會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題,可嘗試用MAT1(*MAT_ELASTIC)代替MAT54/55,看看是否仍會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定性。



部件慣性


使用*PART_INERTIA關(guān)鍵字卡時(shí),必須定義慣性矩(Ixx、Iyy等)。此外,代碼必須知道參考坐標(biāo)軸。有時(shí),慣性值在局部坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系的坐標(biāo)系中提供給分析人員也是不同的。在這種情況下,IRCS=1允許用戶直接輸入這些慣性值,而無(wú)需首先將它們轉(zhuǎn)換為全局系統(tǒng)。LS-DYNA將自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。無(wú)論在輸入中使用全局參考系還是局部參考系,該參考系的原點(diǎn)始終位于剛體的質(zhì)心處。



準(zhǔn)靜態(tài)模擬


動(dòng)態(tài)松弛不適用于一般的準(zhǔn)靜態(tài)分析。當(dāng)預(yù)加載只產(chǎn)生小的彈性應(yīng)變時(shí),施加預(yù)加載是可以的,或者將系統(tǒng)初始化為規(guī)定的幾何結(jié)構(gòu),但這并不是對(duì)其它方面都有好處。


您可以用常規(guī)的顯式模擬進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析,根據(jù)需要調(diào)用時(shí)間或質(zhì)量縮放,在合理的時(shí)間范圍內(nèi)得出結(jié)果,但這種方法可能很棘手。您必須關(guān)注系統(tǒng)中的動(dòng)能,因?yàn)槟胱畲笙薅鹊販p少慣性效應(yīng)?;旧?,動(dòng)能相對(duì)于內(nèi)能應(yīng)該保持較小。(按時(shí)間縮放,我的意思是比準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)更快地施加載荷,以減少模擬時(shí)間。)有關(guān)質(zhì)量縮放的更多信息,請(qǐng)參閱文件“mass_scaling”。


或者,您可以嘗試使用LS-DYNA v.960進(jìn)行隱式靜態(tài)分析。請(qǐng)參閱命令*CONTROL_IMPLICIT_...,以及950用戶手冊(cè)中的附錄M。在ls-dyna/example目錄中,我們的用戶ftp站點(diǎn)上有一些隱式分析的示例。


另請(qǐng)參閱

● 質(zhì)量縮放

● 長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間


注意

初始化為指定的幾何圖形

1. 編寫(xiě)第一次運(yùn)行最終狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)位移文件。要以必要的格式獲取此數(shù)據(jù),請(qǐng)按如下方式使用LS-TAURUS:

● ls-taurus g=d3plot<執(zhí)行1000<進(jìn)入最終狀態(tài)deform<如上所述寫(xiě)入文件<結(jié)束 ls-taurus

● 請(qǐng)注意,d3plot不包含節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)自由度,因此旋轉(zhuǎn)自由度被寫(xiě)成零,這可能是殼和梁初始化的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。

● LS-PrePost可以選擇使用Output>Nodal Displacements寫(xiě)入位移,但輸出是i8,3e16,而不是所需的i8,3e15,因此建議使用LS-TAURUS。LS-TAURUS不適用于Windows電腦。它是免費(fèi)的,可用于Unix和Linux工作站。

● 如果您執(zhí)行常規(guī)的動(dòng)態(tài)松弛運(yùn)行以達(dá)到初始化狀態(tài),DR階段結(jié)束時(shí)將自動(dòng)寫(xiě)入指定位移和旋轉(zhuǎn)自由度的文件。

2. 在第二次運(yùn)行中,快速初始化到步驟 1 中寫(xiě)入的指定幾何形狀。您需要在 *CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION 中設(shè)置 IDRFLG=2,并在執(zhí)行行中包含 m = filename,其中 filename 是步驟 1 中創(chuàng)建的文件。在瞬態(tài)運(yùn)行開(kāi)始之前,LS-DYNA 將自動(dòng)運(yùn)行 100 個(gè)時(shí)間步的預(yù)分析,其中節(jié)點(diǎn)根據(jù) filename 中的數(shù)據(jù)發(fā)生位移。


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