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LS-DYNA | 如何查找和消除初始穿透?

發(fā)布日期:
2024-11-07

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01.摘要


本文介紹了何為交叉和穿透,和幾種不同的穿透類型。注:尤其不要混淆交叉邊和穿透。重點介紹了如何利用LS-PrePost檢查交叉、穿透并移除交叉和穿透。
在這里,您將學(xué)習(xí)如何使用LS-PrePost?4.9查找和消除LS-DYNA關(guān)鍵字模型中的線交叉和初始穿透。

02.何為穿透?


2.1交叉邊

在LS-DYNA中,一個單元的邊與另一個殼單元的中面或?qū)嶓w單元上的面相交的情況不是經(jīng)典意義上的穿透。但是,當(dāng)在LS-DYNA中運行分析時,這些網(wǎng)格錯誤可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題,因此避免這種建模非常重要。圖1顯示了兩個殼單元相互交叉的情況,顯示了包括殼體邊上的虛擬接觸圓柱的單元接觸厚度。交叉邊為紅色突出顯示。注意,這不是穿透。

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圖1 .交叉邊
2.2節(jié)點-邊穿透
LS-DYNA中的所有*CONTACT_AUTOMATIC接觸在每個邊周圍都包括一個虛擬接觸圓柱。節(jié)點可以穿透這樣的虛擬接觸圓柱。這被視為穿透。

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圖2 .節(jié)點穿透一條殼體邊
2.3邊-邊穿透

LS-DYNA中的一些接觸定義,如*CONTACT_GENERAL,包括邊對邊接觸。對于這類接觸,下圖3顯示了邊對邊的穿透情況。

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圖3. 殼體邊對邊穿透(包含交叉邊情況)

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圖4. 殼體邊對邊穿透(非交叉邊情況
2.4節(jié)點-面穿透
如果一個節(jié)點在某殼體的接觸距離范圍內(nèi),則也是穿透。

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圖5. 節(jié)點穿透殼單元
如果一個節(jié)點在(另一個)實體單元內(nèi),也是穿透,如下圖6所示。

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圖6. 節(jié)點穿透實體單元

03.在LS-PrePost4.9中探測交叉邊


主菜單“Application”>“Model Checking”>“General Checking”>選項卡“Contact Check”中有查找和移除初始穿透的功能。以下使用CCSA(前NCAC)豐田Yaris的車模型來演示接觸檢查功能,車模型如下圖7所示。?

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圖7. 車模型
3.1交叉邊檢查
首先要確保沒有交叉邊。
選擇要檢查交叉邊的零件,點擊界面底部的“Check”。

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圖8 . “Model Checking”界面中“Contact Check”選項卡的ByParts選項
即使是自相交零件也可以在LS-PrePost中檢測到。在消息框中可以讀取到檢測到18個交叉邊。通過激活復(fù)選框“Show: CE”(CE=交叉邊),可以突出顯示與其他單元交叉的邊。通過取消勾選此復(fù)選框或使用“Clear”按鈕,可以在視覺上關(guān)閉突出顯示的交叉邊。
3.2移除交叉邊
若要移除交叉邊,切換“Flip Node”并拾取錯誤一側(cè)的節(jié)點。

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圖9:翻轉(zhuǎn)交叉邊的節(jié)點
在“Flip Node”模式下拾取節(jié)點時,它會移動到最近可見單元的另一側(cè)。它在最近可見單元上的最近點的方向上移動,并移動超過中間面(t1+t2)/2的距離。為了更好地選擇節(jié)點,請在底部工具欄中激活“Shade”視圖模式。

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圖10:交叉邊的節(jié)點已翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)
選擇所有應(yīng)該翻轉(zhuǎn)到相反一側(cè)的節(jié)點,通過Selecting Parts并點擊“Check”以重新探測交叉邊,并確保移除所有交叉邊。

04.在LS-PrePost中檢查穿透


LS-PrePost中,可以通過 “ByParts”來檢查所選零件的穿透,或者可以通過 “CONTACT”來檢查關(guān)鍵字文件中的現(xiàn)有接觸定義,并從接觸列表中選擇想要檢查的接觸。對殼體、梁和實體部件的穿透進行檢查。
4.1通過“Select Parts”檢查穿透
如果尚未創(chuàng)建任何接觸,則此選項非常有用。除非激活“Thickness”,否則此檢查的接觸厚度來自section數(shù)據(jù)。如果切換“Thickness”,則所有殼和梁單元都將獲得用戶指定的接觸厚度,實體單元的厚度為零。執(zhí)行的檢查遵循與*CONTACT_GENERAL相同的規(guī)則,即檢查所有零件到所有零件的節(jié)點到表面、自由邊到自由邊和節(jié)點到邊的穿透(包括自接觸)。
4.2通過“CONTACT”檢查穿透
通過從模型中定義的接觸列表中選擇接觸,顯示包括在接觸中的單元,并且通過考慮影響接觸厚度的所有參數(shù)(SURFA、SURFB、SFSAT、SFSBT、SHLTHK、SLDTHK、SSTHK、OPTT、SFT、TH、TH_SF)以及針對哪些節(jié)點/單元穿透哪些單元來進行檢查。
4.3Penetration檢查
激活“Penetration”,會顯示具有與穿透距離成比例的白色正方形和箭頭的穿透節(jié)點。187個節(jié)點到面穿透和1475個邊到面穿透(下圖)。
同時報告最大穿透與最大穿透距離。邊對邊穿透上的節(jié)點的報告方式與節(jié)點對表面穿透的報告方式相同。顯示的穿透件可以通過不勾選“Show: Pen.”在視覺上關(guān)閉。(Pen. = Penetrations穿透)

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圖11:穿透向量

05.在LS-PrePost中移除初始穿透


可以通過在遠(yuǎn)離穿透的方向上移動穿透節(jié)點來自動移除穿透。在LS-PrePost中,可以按每個節(jié)點穿透距離的百分比移動穿透節(jié)點。默認(rèn)情況下,移動穿透距離的100%。這將使節(jié)點(如圖5所示)完全脫離穿透。不多不少。
但是,如果兩個殼單元平行穿透,如圖12所示,并且所有穿透節(jié)點都移動了穿透距離的100%,則兩個單元之間會有間隙。在這種情況下,移動穿透距離的50%會使節(jié)點剛好脫離穿透。為了確保在移除穿透后沒有間隙,使用“Move 50% of pene.”,并讓LS-PrePost迭代,直到移除所有貫穿件。

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圖12:兩個平行殼體穿透彼此
LS-PrePost自動固定穿透期間,任何節(jié)點都可以被禁止移動。這是通過切換“Lock Nodes”并選擇不允許LS-PrePost移動的節(jié)點來完成的。LS-PrePost不會移動這些節(jié)點。對于發(fā)動機罩,通過切換“Lock Nodes”來鎖定外部零件上的所有節(jié)點,然后 通過“By Part” 選擇節(jié)點,拾取零件,然后單擊“Fix”,LS-PrePost將移動所有未鎖定的穿透節(jié)點。引擎蓋現(xiàn)在就消除了穿透。
如果一個節(jié)點被鎖定并穿透另一個單元,則被穿透的單元上的節(jié)點會移動,從而使鎖定的節(jié)點免于穿透。例如,下圖13中的穿透節(jié)點被用戶鎖定,然后下部單元上的所有節(jié)點都向下移動到穿透之外,移動距離與未鎖定的鎖定節(jié)點相同。這是移動非穿透節(jié)點的唯一情況。

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圖13:1個鎖定的節(jié)點穿透1個殼單元

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