LS-DYNA常見問題集錦2

2016-09-25  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

16對于具有高度不規(guī)則橫截面的3D模型什么是最佳網(wǎng)格劃分方法?

答:在橫截面上自由劃分四邊形網(wǎng)格,然后在體內(nèi)掃掠成六面體單元。在掃掠前可對四邊形網(wǎng)格加密(如需要)。確認(rèn)加密后生產(chǎn)的單元保持四邊形以保證掃掠成六面體單元。(ANSYS5.6/FLOTRAN支持鍥形單元,所以無此要求。)

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

17在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面載荷?

答:若需在實體表面上施加任意方向的表面載荷,可通過在實體表面生成表面效應(yīng)單元(比如SURF154單元)的方法來完成。

施加面載荷時,可施加在表面效應(yīng)單元上,這樣可以任意控制面力的方向。

加載過程中,選定表面效應(yīng)單元,對話框中LKEY取值不同,則所加表面載荷的方向不同。(請仔細(xì)看一看surf154的單元手冊)。

比如:LKEY=1(缺省),載荷垂直于表面;LKEY=2,載荷為+X切向;LKEY=3,載荷為+Y切向;LKEY=4,載荷垂直于表面;LKEY=5,則可輸入任意矢量方向的載荷。

特別地:

LKEY=5,VALUE 項為均布壓力值

VAL2、VAL3、VAL4 三項的值確定矢量的方向。

18LS-DYNA94版后(95和96)在爆炸及流固耦合方面的功能增強

在LS-DYNA中,處理爆炸和流固耦合單元一般采用ALE列式和Euler列式(也可采用Lagrange),從而克服單元嚴(yán)重畸變引起的數(shù)值計算困難,并實現(xiàn)流體-固體耦合的動態(tài)分析。

ALE列式先執(zhí)行一個或幾個Lagrange時步計算,此時單元網(wǎng)格隨材料流動而產(chǎn)生變形,然后執(zhí)行ALE時步計算:(1)保持變形后的物體邊界條件,對內(nèi)部單元進行重分網(wǎng)格,網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系保持不變,稱為Smooth Step;(2)將變形網(wǎng)格中的單元變量(密度、能量、應(yīng)力張量等)和節(jié)點速度矢量輸運到重分后的新網(wǎng)格中,稱為Advection Step。用戶可以選擇ALE時步的開始和終止時間,以及其頻率。Euler列式則是材料在一個固定的網(wǎng)格中流動,在LS-DYNA中只要將有關(guān)實體單元標(biāo)志Euler算法,并選擇輸運(advection)算法。

LS-DYNA還可將Euler網(wǎng)格與全Lagrange有限元網(wǎng)格方便地耦合,以處理流體與結(jié)構(gòu)在各種復(fù)雜載荷條件下的相互作用問題,并在95和96版中得到了極大的增強。

19ANSYS坐標(biāo)系總結(jié)

工作平面(Working Plane)

工作平面是創(chuàng)建幾何模型的參考(X,Y)平面,在前處理器中用來建模(幾何和網(wǎng)格)

總體坐標(biāo)系

在每開始進行一個新的ANSYS分析時,已經(jīng)有三個坐標(biāo)系預(yù)先定義了。它們位于模型的總體原點。三種類型為:

CS,0: 總體笛卡爾坐標(biāo)系

CS,1: 總體柱坐標(biāo)系

CS,2: 總體球坐標(biāo)系

數(shù)據(jù)庫中節(jié)點坐標(biāo)總是以總體笛卡爾坐標(biāo)系,無論節(jié)點是在什么坐標(biāo)系中創(chuàng)建的。

局部坐標(biāo)系

局部坐標(biāo)系是用戶定義的坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系可以通過菜單路徑Workplane>Local CS>Create LC來創(chuàng)建。

激活的坐標(biāo)系是分析中特定時間的參考系。缺省為總體笛卡爾坐標(biāo)系。當(dāng)創(chuàng)建了一個新的坐標(biāo)系時,新坐標(biāo)系變?yōu)榧せ钭鴺?biāo)系。這表明后面的激活坐標(biāo)系的命令。菜單中激活坐標(biāo)系的路徑 Workplane>Change active CS to>。

節(jié)點坐標(biāo)系

每一個節(jié)點都有一個附著的坐標(biāo)系。節(jié)點坐標(biāo)系缺省總是笛卡爾坐標(biāo)系并與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行。節(jié)點力和節(jié)點邊界條件(約束)指的是節(jié)點坐標(biāo)系的方向。時間歷程后處理器 /POST26 中的結(jié)果數(shù)據(jù)是在節(jié)點坐標(biāo)系下表達的。而通用后處理器/POST1中的結(jié)果是按結(jié)果坐標(biāo)系進行表達的。

例如: 模型中任意位置的一個圓,要施加徑向約束。首先需要在圓的中心創(chuàng)建一個柱坐標(biāo)系并分配一個坐標(biāo)系號碼(例如CS,11)。這個局部坐標(biāo)系現(xiàn)在成為激活的坐標(biāo)系。然后選擇圓上的所有節(jié)點。通過使用 "Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS", 選擇節(jié)點的節(jié)點坐標(biāo)系的朝向?qū)⒀刂せ钭鴺?biāo)系的方向。未選擇節(jié)點保持不變。節(jié)點坐標(biāo)系的顯示通過菜單路徑Pltctrls>Symbols>Nodal CS。這些節(jié)點坐標(biāo)系的X方向現(xiàn)在沿徑向。約束這些選擇節(jié)點的X方向,就是施加的徑向約束。

注意:節(jié)點坐標(biāo)系總是笛卡爾坐標(biāo)系。可以將節(jié)點坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到一個局部柱坐標(biāo)下。這種情況下,節(jié)點坐標(biāo)系的X方向指向徑向,Y方向是周向(theta)?？墒钱?dāng)施加theta方向非零位移時,ANSYS總是定義它為一個笛卡爾Y位移而不是一個轉(zhuǎn)動(Y位移不是theta位移)。

單元坐標(biāo)系

單元坐標(biāo)系確定材料屬性的方向(例如,復(fù)合材料的鋪層方向)。對后處理也是很有用的,諸如提取梁和殼單元的膜力。單元坐標(biāo)系的朝向在單元類型的描述中可以找到。

結(jié)果坐標(biāo)系

/Post1通用后處理器中 (位移, 應(yīng)力,支座反力)在結(jié)果坐標(biāo)系中報告,缺省平行于總體笛卡爾坐標(biāo)系。這意味著缺省情況位移,應(yīng)力和支座反力按照總體笛卡爾在坐標(biāo)系表達。無論節(jié)點和單元坐標(biāo)系如何設(shè)定。要恢復(fù)徑向和環(huán)向應(yīng)力,結(jié)果坐標(biāo)系必須旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系下。這可以通過菜單路徑Post1>Options for output實現(xiàn)。 /POST26時間歷程后處理器中的結(jié)果總是以節(jié)點坐標(biāo)系表達。

顯示坐標(biāo)系

顯示坐標(biāo)系對列表圓柱和球節(jié)點坐標(biāo)非常有用(例如, 徑向,周向坐標(biāo))。建議不要激活這個坐標(biāo)系進行顯示。屏幕上的坐標(biāo)系是笛卡爾坐標(biāo)系。顯示坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系,圓弧將顯示為直線。這可能引起混亂。因此在以非笛卡爾坐標(biāo)系列表節(jié)點坐標(biāo)之后將顯示坐標(biāo)系恢復(fù)到總體笛卡爾坐標(biāo)系。

20顯式隱式分析轉(zhuǎn)換的注意事項

運用ANSYS/LS-DYNA進行隱、顯式分析時,由于隱、顯式分析過程中所涉及的對象一般會有所不同,ANSYS/LS-DYNA使用手冊中只介紹了一種方法,即下面所述的第一種。實際上,共有兩種方法可以選擇使用:

1、 將隱、顯式分析過程中涉及到的所有對象都在隱式分析前建好模型,把隱式分析不需要的對象的所有節(jié)點自由度都約束住,進行隱式求解,轉(zhuǎn)換單元類型,進入顯式求解階段,將顯式part的約束去除,執(zhí)行動力松弛求解以便對相應(yīng)part進行應(yīng)力初始化,并按照需要施加新的邊界和載荷條件,進行顯式分析。

2、 在隱式分析時只對隱式分析涉及的對象建模,而不考慮顯式分析需要的part,完成隱式分析后,單元類型轉(zhuǎn)換完成后,通過定義新的單元類型和材料,創(chuàng)建顯式分析所需的模型,生成新的part列表,選擇所有節(jié)點,讀入隱式求解結(jié)果文件進行動力松弛求解,對相應(yīng)part進行應(yīng)力初始化,施加必要的約束和載荷條件,執(zhí)行顯式求解。

實際上,動力松弛過程是執(zhí)行一次穩(wěn)態(tài)或是準(zhǔn)靜態(tài)分析,目的就是將隱式分析的結(jié)果中的位移、溫度結(jié)果作為體載荷施加到相關(guān)節(jié)點上,實現(xiàn)相應(yīng)部件的應(yīng)力初始化,作為后續(xù)分析的初始條件。需要注意的是,LS-DYNA中無高階單元,所以在進行隱式求解時要選擇縮減積分的低階單元。如果隱式分析使用高階單元,則程序無法自動轉(zhuǎn)換單元類型,需要手動轉(zhuǎn)換。

上面所述的是利用ANSYS作為隱式求解器時的操作方法。我們知道,近幾年來,LSTC公司不斷加強LS-DYNA程序本身的隱式分析能力,所以我們也可以利用LS-DYNA本身的隱式求解器來完成隱式分析,也基本有兩種方法:

1、進行隱式分析時,涉及的關(guān)鍵字主要有:

*control_implicit_solver

*control_implicit_general

*control_implicit_solution

*control_implicit_auto

*control_implicit_dynamics

等。在這些命令中,設(shè)置隱式求解的求解方法(波前、迭代)、時間步長等控制參數(shù)。

在dyna的輸入文件中加入下列命令,

*interface_springback_nike3D

在該關(guān)鍵字中,聲明需要進行應(yīng)力初始化的part號,完成隱式求解后,生成一個nikin文件,包含了相關(guān)part的應(yīng)力應(yīng)變信息。

在后續(xù)的顯式分析中,在inputdeck中加入下列命令,

*include

nikin

程序就會自動將存在應(yīng)力、應(yīng)變的相關(guān)part導(dǎo)入,進行顯式分析。

2、另外,可以LS-DYNA的動力松弛方式來對某一構(gòu)件進行應(yīng)力初始化。

相關(guān)的關(guān)鍵字為:

*DEFINE_CURVE

將此卡片的SIDR參數(shù)設(shè)置為1即可啟動動力松弛分析。

*CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION

此卡片在隨后的顯式分析中用來進行應(yīng)力初始化操作。

*LOAD_BODY_RX(RY、RZ)等

運行后收斂的結(jié)果即為初始化應(yīng)力,同時生成動力松弛文件drdisp.sif,該文件與drelax文件結(jié)構(gòu)、用法完全一致,只是精度上較差。

建議:使用ANSYS作為隱式求解器,因為它的隱式功能和計算精度都優(yōu)于LS-DYNA。

21利用LS-DYNA進行接觸分析應(yīng)該注意的一些問題

在定義材料特性時確保使用了協(xié)調(diào)單位。不正確的單位將不僅決定材料的響應(yīng),而且影響材料的接觸剛度。

確保模型中使用的材料數(shù)據(jù)是精確的。大多數(shù)非線性動力學(xué)問題的精度取決于輸入材料數(shù)據(jù)的質(zhì)量。多花點時間以得到精確的材料數(shù)據(jù)。

對所給模型選擇最合適的材料模型。如果不能確定某個part的物理響應(yīng)是否應(yīng)該包含某個特殊特性 (例如:應(yīng)變率效應(yīng)),定義一種包含所有可能特點的材料模型總是最好的。

在兩個接觸面之間不允許有初始接觸,確保在定義接觸的地方模型沒有任何重疊。

總是使用真實的材料特性和殼厚度值,接觸面的材料特性和幾何形狀被用來決定罰剛度。

在相同的part之間不要定義多重接觸。

對殼單元,除非需要接觸力否則使用自動接觸。

無論何時盡可能使用自動單面接觸 (ASSC),此接觸是最容易定義的接觸類型而不花費過多的CPU 時間。

在求解之前列示所定義的接觸面以保證定義了合適的接觸。

避免單點載荷,它們?nèi)菀滓鹕陈┠Ｊ?。既然沙漏單元會將沙漏模式傳給相鄰的單元,應(yīng)盡可能避免使用點載荷。

在定義載荷曲線之后,使用EDLDPLOT 命令進行圖形顯示以確保其精確性.

因為LS-DYNA 可能會多算幾個微秒,將載荷擴展至超過最后的求解時間(終止時間)常常是有用的。

對準(zhǔn)靜態(tài)問題,施加一個高于真實情況的速度常常是有利的,這能極大的縮減問題的求解時間。

不允許約束剛體上的節(jié)點,所有的約束必須加在剛體的質(zhì)心 (通過 EDMP,RIGID 命令)。

22LS-DYNA求解中途退出的解決方案

LS-DYNA在求解過程中由于模型的各種問題常發(fā)生中途退出的問題,歸納起來一般有三種現(xiàn)象:一是單元負(fù)體積,二是節(jié)點速度無限大,三是程序崩潰。

1. 單元負(fù)體積:這主要是由于人工時間步長設(shè)置的不合理,調(diào)小人工時間步長可解決該問題。還有就是材料參數(shù)和單元公式的選擇合理問題。

2. 節(jié)點速度無限大:一般是由于材料等參數(shù)的單位不一致引起,在建立模型時應(yīng)注意單位的統(tǒng)一,另外還有接觸問題,若本該發(fā)生接觸的地方?jīng)]有定義接觸,在計算過程中可能會產(chǎn)生節(jié)點速度無限大。

3. 程序崩潰:該現(xiàn)象不常發(fā)生,若發(fā)生,首先檢查硬盤空間是否已滿,二是檢查求解的規(guī)模是否超過程序的規(guī)模。最后就是對于特定的問題程序本身的問題。

當(dāng)然對于程序中途退出問題原因是比較復(fù)雜的,不過對于其他一些剛開始就中斷的現(xiàn)象LS-DYNA都會提示用戶怎樣改正,如格式的不對,符號的缺少等等。

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