LS-DYNA中負(fù)體積產(chǎn)生的原因

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

負(fù)體積是由于單元畸變引起的,當(dāng)單元本身變形過大或者不合理時(shí),某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)穿透所屬單元的面跑到外面,接著便產(chǎn)生負(fù)體積。

負(fù)體積的產(chǎn)生和時(shí)間步設(shè)置、網(wǎng)格質(zhì)量、材料、載荷條件、接觸等都可能有關(guān)系,可能的原因和解決的方法大概有幾種:

▲材料參數(shù)設(shè)置有問題。選擇合適的材料模型,并注意單位的協(xié)調(diào)。

▲網(wǎng)格質(zhì)量不好。高質(zhì)量的網(wǎng)格可以使之能容納更大的變形從而防止負(fù)體積的發(fā)生,建議在容易出現(xiàn)大變形的地方細(xì)化網(wǎng)格。

▲時(shí)間步長設(shè)置步夠合理。默認(rèn)的時(shí)間步長因子0.9可能對(duì)防止數(shù)值計(jì)算的不穩(wěn)定不夠有效。減少時(shí)間步長因子(比如從0.9減小到0.6或更小),可以防止負(fù)體積的產(chǎn)生,這通常是一個(gè)有效的方法。

▲太高的局部接觸力。不要將力施加在單一節(jié)點(diǎn)上,最好分散到幾個(gè)節(jié)點(diǎn)上以壓力的方式等效施壓。

▲使用全積分實(shí)體單元。在大變形和大扭曲情況下,全積分單元相對(duì)于單點(diǎn)積分單元計(jì)算不夠穩(wěn)定,因?yàn)橐粋€(gè)負(fù)雅可比行列式可以在一個(gè)積分點(diǎn)發(fā)生,所以全積分單元比單點(diǎn)積分發(fā)生負(fù)的雅可比行列式更快。建議使用默認(rèn)的單元方程式(單點(diǎn)積分)加上沙漏控制。

▲接觸設(shè)置不合理。單面搜索的接觸方式相對(duì)于雙面搜索雖然節(jié)省了計(jì)算時(shí)間,但很容易因?yàn)槊娴姆较虿淮_定而導(dǎo)致負(fù)體積的產(chǎn)生,因此在不能確定面的方向時(shí)建議使用雙面搜索。適當(dāng)提高接觸剛度也可以防止負(fù)體積的產(chǎn)生。

▲另外也可以采用ALE或是Euler單元算法,用流固耦合功能代替接觸,控制網(wǎng)格質(zhì)量,例如承受壓力的單元在受力方向比其他方向尺寸長。