LS-DYNA问答(3)

2019-08-20 19:54

约束这些选择节点的X方向,就是施加的径向约束。

注意:节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下,节点坐标系的X方向指向径向,Y方向是周向(theta)。可是当施加theta方向非零位移时,ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动(Y位移不是theta位移)。

单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向(例如,复合材料的铺层方向)。对后处理也是很有用的,诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中 (位移, 应力,支座反力)在结果坐标系中报告,缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移,应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力,结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。 /POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向,周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系,圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

20显式隐式分析转换的注意事项

运用ANSYS/LS-DYNA进行隐、显式分析时,由于隐、显式分析过程中所涉及的对象一般会有所不同,ANSYS/LS-DYNA使用手册中只介绍了一种方法,即下面所述的第一种。实际上,共有两种方法可以选择使用:

1、 将隐、显式分析过程中涉及到的所有对象都在隐式分析前建好模型,把隐式分析不需要的对象的所有节点自由度都约束住,进行隐式求解,转换单元类型,进入显式求解阶段,将显式part的约束去除,执行动力松弛求解以便对相应part进行应力初始化,并按照需要施加新的边界和载荷条件,进行显式分析。

2、 在隐式分析时只对隐式分析涉及的对象建模,而不考虑显式分析需要的part,完成隐式分析后,单元类型转换完成后,通过定义新的单元类型和材料,创建显式分析所需的模型,生成新的part列表,选择所有节点,读入隐式求解结果文件进行动力松弛求解,对相应part进行应力初始化,施加必要的约束和载荷条件,执行显式求解。

实际上,动力松弛过程是执行一次稳态或是准静态分析,目的就是将隐式分析的结果中

的位移、温度结果作为体载荷施加到相关节点上,实现相应部件的应力初始化,作为后续分析的初始条件。需要注意的是,LS-DYNA中无高阶单元,所以在进行隐式求解时要选择缩减积分的低阶单元。如果隐式分析使用高阶单元,则程序无法自动转换单元类型,需要手动转换。

上面所述的是利用ANSYS作为隐式求解器时的操作方法。我们知道,近几年来,LSTC公司不断加强LS-DYNA程序本身的隐式分析能力,所以我们也可以利用LS-DYNA本身的隐式求解器来完成隐式分析,也基本有两种方法: 1、进行隐式分析时,涉及的关键字主要有: *control_implicit_solver *control_implicit_general *control_implicit_solution *control_implicit_auto

*control_implicit_dynamics

等。在这些命令中,设置隐式求解的求解方法(波前、迭代)、时间步长等控制参数。 在dyna的输入文件中加入下列命令, *interface_springback_nike3D

在该关键字中,声明需要进行应力初始化的part号,完成隐式求解后,生成一个nikin文件,包含了相关part的应力应变信息。

在后续的显式分析中,在input deck中加入下列命令, *include nikin

程序就会自动将存在应力、应变的相关part导入,进行显式分析。

2、另外,可以LS-DYNA的动力松弛方式来对某一构件进行应力初始化。 相关的关键字为: *DEFINE_CURVE

将此卡片的SIDR参数设置为1即可启动动力松弛分析。 *CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION

此卡片在随后的显式分析中用来进行应力初始化操作。 *LOAD_BODY_RX(RY、RZ)等

运行后收敛的结果即为初始化应力,同时生成动力松弛文件drdisp.sif,该文件与drelax文件结构、用法完全一致,只是精度上较差。

建议:使用ANSYS作为隐式求解器,因为它的隐式功能和计算精度都优于LS-DYNA。

21利用LS-DYNA进行接触分析应该注意的一些问题

在定义材料特性时确保使用了协调单位。不正确的单位将不仅决定材料的响应,而且影响材料的接触刚度。

确保模型中使用的材料数据是精确的。大多数非线性动力学问题的精度取决于输入材料

数据的质量。多花点时间以得到精确的材料数据。

对所给模型选择最合适的材料模型。如果不能确定某个part的物理响应是否应该包含某个特殊特性 (例如:应变率效应),定义一种包含所有可能特点的材料模型总是最好的。

在两个接触面之间不允许有初始接触,确保在定义接触的地方模型没有任何重叠。

总是使用真实的材料特性和壳厚度值,接触面的材料特性和几何形状被用来决定罚刚度。

在相同的part之间不要定义多重接触。

对壳单元,除非需要接触力否则使用自动接触。

无论何时尽可能使用自动单面接触 (ASSC),此接触是最容易定义的接触类型而不花费过多的CPU 时间。

在求解之前列示所定义的接触面以保证定义了合适的接触。

避免单点载荷,它们容易引起沙漏模式。 既然沙漏单元会将沙漏模式传给相邻的单元,应尽可能避免使用点载荷。

在定义载荷曲线之后,使用EDLDPLOT 命令进行图形显示以确保其精确性.

因为LS-DYNA 可能会多算几个微秒,将载荷扩展至超过最后的求解时间(终止时间)常常是有用的。

对准静态问题, 施加一个高于真实情况的速度常常是有利的,这能极大的缩减问题的求解时间。

不允许约束刚体上的节点,所有的约束必须加在刚体的质心 (通过 EDMP,RIGID 命令)。

22 LS-DYNA求解中途退出的解决方案

LS-DYNA在求解过程中由于模型的各种问题常发生中途退出的问题,归纳起来一般有三种现象:一是单元负体积,二是节点速度无限大,三是程序崩溃。

1. 单元负体积:这主要是由于人工时间步长设置的不合理,调小人工时间步长可解决该问题。还有就是材料参数和单元公式的选择合理问题。

2. 节点速度无限大:一般是由于材料等参数的单位不一致引起,在建立模型时应注意

单位的统一,另外还有接触问题,若本该发生接触的地方没有定义接触,在计算过程中可能会产生节点速度无限大。

3. 程序崩溃:该现象不常发生,若发生,首先检查硬盘空间是否已满,二是检查求解的规模是否超过程序的规模。最后就是对于特定的问题程序本身的问题。

当然对于程序中途退出问题原因是比较复杂的,不过对于其他一些刚开始就中断的现象LS-DYNA都会提示用户怎样改正,如格式的不对,符号的缺少等等。

23液面晃动

液面晃动(sloshing)问题的研究在实际工程中有重要的意义,比如在石化工业中广泛应用的大型储罐,一般直径在几十米,甚至上百米。在地震或其他意外条件下液面的波动情况如何,是否存在安全隐患,都需要进行数值模拟研究。下面就ANSYS/LS-DYNA软件在这方面的应用。

众所周知,ANSYS/LS-DYNA在显式计算领域占据主导地位,随着各种新的算法的不断采用,在求解的广度、精度以及效率上,ANSYS/LS-DYNA具有同类软件所无法比拟的优势。针对液面晃动问题,ANSYS/LS-DYNA提供以下三种方法: 1、 流固耦合

流固耦合是ANSYS/LS-DYNA计算流体和结构间相互作用的最常用的方法,包括单物质+空材料和多物质耦合两大类,流体单元有Euler和ALE两种。其涉及的主要命令如下: *control_ale

算法选择有两种2、3,分别为Euler和ale实质上此处二者没有区别,只是因为兼容性进行的设置;两种精度供选择-单精度、双精度。

*section_solid_ale

对单物质+空材料为12号算法,对多物质耦合为11号算法。 *ale_multi-material_group

进行多物质的定义,最多可以定义20种材料。可以根据物质间能否混合将各种材料定义在不同的材料组ID中。 * ale_multi-material_system_group

该命令决定流体物质的算法(Euler或Ale),或是在运算过程中切换使用两种算法,并可对流体物质进行自由度约束。该命令多与下列三个命令结合使用:

* ale_multi-material_system_curve

定义ale系统的运动曲线。

* ale_multi-material_system_node

通过一系列节点定义ale的运动参考坐标系统。 * ale_multi-material_system_switch 定义euler和ale参考系统的切换。

上述命令是流体物质涉及的关键字,而我们知道,结构采用Lagrange单元来离散,二者之间的耦合通过下列命令来实现: *constrained_lagrange_in_solid

耦合算法分为两种:罚耦合和运动约束。前者遵循能量守恒,后者遵循动量守恒。一般令结构网格较流体网格密以保证界面不出现渗透,否则可以增大NQUAD参数值来增加耦合点,如设置该值为4或5。在970中,此命令第三行又增加了一个控制字ILEAK-0,1或2,一般可设置为1。

最后给出一个典型算例-水箱跌落的部分关键字: *KEYWORD *TITLE

boxwater2.k: dropping a water box onto a rigid platform

$======================================================================== $ [1] EXECUTION CONTROLS

$======================================================================== *CONTROL_TERMINATION

$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDENG ENDMAS 0.0500000 0 0.0000000 0 0.0000000 *CONTROL_TIMESTEP

$ DTINIT TSSFAC ISDO TSLIMT DT2MS LCTM ERODE MS1ST 0.0000000 0.2000000 0 0.0000000 0.0000000 0 0 0 *CONTROL_ENERGY

$ HGEN RWEN SLNTEN RYLEN


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