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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仿真分析中若干問題的解決方案和優(yōu)化策略,涵蓋了從4節(jié)點殼單元的質(zhì)量計算,計算不穩(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題的方法,如何初始化幾何圖形和使用LS-PrePost進行位移輸出的指導(dǎo)等多個方面,以幫助用戶更有效地利用LS-DYNA進行工程模擬和分析。

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)量報告


考慮一個質(zhì)量等于體積*密度=2*2*2*0.07=0.56的4節(jié)點殼單元。

由此得出,每個節(jié)點的質(zhì)量為0.56/4=0.14 。


此外,還有兩個通過*element_mass定義的集中質(zhì)量:

● 在節(jié)點2處,集中質(zhì)量=0.10

● 在節(jié)點3處,集中質(zhì)量=0.20


這意味著:

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

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

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

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


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


//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)點剛體中的殼體材料的質(zhì)量(總質(zhì)量-節(jié)點剛體的質(zhì)量)


// “質(zhì)量總結(jié)”部分

How to | LS-DYNA使用技巧(五)

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


How to | LS-DYNA使用技巧(五)

第一個數(shù)字是殼體材料質(zhì)量(結(jié)構(gòu)質(zhì)量);第二個數(shù)字是包括在節(jié)點剛體中的質(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)

不是一個數(shù)字(NaN)


代號為NaN(非一個數(shù)字)的速度報告表明,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,仍可以通過激活ISNAN(*CONTROL_SOLUTION),在消息文件中報告輸出具有力或力矩陣列的節(jié)點(超出范圍…)。


頻繁地將狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到d3plot數(shù)據(jù)庫會導(dǎo)致計算不穩(wěn)定。它可以通過從D3DUMPRUNRSF文件重新啟動,并通過*CONTROL_BINARY_D3PLOT,或通過改變輸出間隔來實現(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。


造成這個現(xiàn)象的根本原因是接觸破裂,或由非物理負載、不真實的材料參數(shù)輸入或嚴重的沙漏引起的嚴重單元變形。非物理阻尼參數(shù)也會導(dǎo)致不穩(wěn)定發(fā)展,時間步長過大也是如此。對于預(yù)計會發(fā)生較大物理變形的零件,最好堅持默認的單元類型公式,因為這些公式往往是最穩(wěn)健的。


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


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


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



部件慣性


使用*PART_INERTIA關(guān)鍵字卡時,必須定義慣性矩(Ixx、Iyy等)。此外,代碼必須知道參考坐標軸。有時,慣性值在局部坐標系和全局坐標系的坐標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,而無需首先將它們轉(zhuǎn)換為全局系統(tǒng)。LS-DYNA將自動進行轉(zhuǎn)換。無論在輸入中使用全局參考系還是局部參考系,該參考系的原點始終位于剛體的質(zhì)心處。



準靜態(tài)模擬


動態(tài)松弛不適用于一般的準靜態(tài)分析。當預(yù)加載只產(chǎn)生小的彈性應(yīng)變時,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),但這并不是對其它方面都有好處。


您可以用常規(guī)的顯式模擬進行準靜態(tài)分析,根據(jù)需要調(diào)用時間或質(zhì)量縮放,在合理的時間范圍內(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)中的動能,因為您想最大限度地減少慣性效應(yīng)?;旧?,動能相對于內(nèi)能應(yīng)該保持較小。(按時間縮放,我的意思是比準靜態(tài)實驗更快地施加載荷,以減少模擬時間。)有關(guān)質(zhì)量縮放的更多信息,請參閱文件“mass_scaling”。


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


另請參閱

● 質(zhì)量縮放

● 長運行時間


注意

初始化為指定的幾何圖形

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

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

● 請注意,d3plot不包含節(jié)點旋轉(zhuǎn)自由度,因此旋轉(zhuǎn)自由度被寫成零,這可能是殼和梁初始化的一個實際問題。

● LS-PrePost可以選擇使用Output>Nodal Displacements寫入位移,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。它是免費的,可用于Unix和Linux工作站。

● 如果您執(zhí)行常規(guī)的動態(tài)松弛運行以達到初始化狀態(tài),DR階段結(jié)束時將自動寫入指定位移和旋轉(zhuǎn)自由度的文件。

2. 在第二次運行中,快速初始化到步驟 1 中寫入的指定幾何形狀。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)運行開始之前,LS-DYNA 將自動運行 100 個時間步的預(yù)分析,其中節(jié)點根據(jù) filename 中的數(shù)據(jù)發(fā)生位移。


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