LS-DYNA显式时间步长与沙漏控制

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1、LS-DYNA显式时间步长与沙漏控制显式时间步长与沙漏控制显式时间积分 基于时间积分的中心差分法基于时间积分的中心差分法 时刻时刻t tn的运动方程（无阻尼）的运动方程（无阻尼） Man=Pn-Fn+Hn M对角质量阵 P外部载荷体力 F内力（stress divergence vector） H沙漏阻力显式时间积分 an=(Pn-Fn+Hn)/ M accelerations at tn Vn+1/2=Vn-1/2+antn velocities at tn+1/2 un+1=un+ Vn+1/2 tn+1/2 displacements at un+1 显式时步计算 时间步长时间步长tss

2、ftssf* *L/cL/c Tssf=时间步长缩放因子（default=0.9） L=单元的特征长度 C=材料的声速 L/cL/c表示一个弹性应力波传过这个单元的时间表示一个弹性应力波传过这个单元的时间 时步和最高的频率成反比时步和最高的频率成反比 sqrt(k/m) 例如：梁单元的轴向模态 k=EA/L; m=AL sqrt(EA/AL2)= sqrt(E/)/L=c/L材料声速 高密度高刚度材料有高的声速高密度高刚度材料有高的声速 材料 声速（m/s) STEEL 5240 STEEL 5240 ALUMINUM 5328 ALUMINUM 5328 TITANIUM 5220 TITA

3、NIUM 5220 PLEXIGLASS 2598 PLEXIGLASS 2598 WATER 1478 WATER 1478 AIR 331 AIR 331特征长度L 体单元或厚壳单元体单元或厚壳单元 L=volume/areamax side 壳单元壳单元 L=area/lengthmax edge (Default) L=area/lengthdiagonal L=area/lengthmin side 梁单元梁单元 L=beam length显式时间步长的计算 离散的弹簧离散的弹簧 和长度无关（刚度直接给定） 和节点质量和弹簧刚度有关系 时步缩放因子（时步缩放因子（tssf)tssf)

4、 本质上来说，安全因子是确保计算的稳定 默认是0.9（爆炸模型取0.67） 如果计算不稳定或结果有疑问，可减小到0.8或更小（或者是用双精度计算）运行时间的一些说明 仿真分析运行的时间决定于：仿真分析运行的时间决定于： 问题的分析时间 时步大小（材料性质，单元大小） LS-DYNA使用所有单元时步的最小时步 单元的数目/单元公式 接触类型（通常影响不大） 附加计算选项的设置（如：二阶应力更新，沙漏能的计算，沙漏控制的类型等） 计算机的速度/CPU的数目 CPUCPU用时的估计用时的估计 估计的CPU用时可以通过发送开关命令（sw2)得到 假定时间步长保持不变 SOFT1推荐在包含软材料接触的情

5、况下使用，如泡方等。或者用于不同网格密度间的接触缩短运行时间 有些模型，运行时间短，不是问题。对于大模型或准静态有些模型，运行时间短，不是问题。对于大模型或准静态模拟，运行时间是重要的。通常，可采用下面几个步骤来模拟，运行时间是重要的。通常，可采用下面几个步骤来减少显式仿真的运行时间。减少显式仿真的运行时间。 当求解不正常时及早中断 避免不必要的小单元 软化材料（不建议使用） 使用单点积分单元公式（推荐的公式） 删除引起时步减少的单元 时间缩放（增大载荷，减少载荷作用时间） 质量缩放（增加质量） 有时使用隐式分析是一种高效的方法有时使用隐式分析是一种高效的方法 * *CONTROL_TERMI

6、NATIONCONTROL_TERMINATION 指定时间或循环（时间步）终止 当时步初始时间步长的某个小数时终止 能量变化达到某个百分数时终止 质量变化（仅用于使用质量缩放的求解）达到某个百分数时的终止 * *TERMINATION_TERMINATION_ BODY:基于刚体位移的终止 NODE:基于节点坐标值的终止 CONTACT:基于零接触力的终止终止控制单向接触类型 * *CONTACT_.CONTACT_. NODES_TO_SURFACE ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE ONE_WAY_AUTOMATI

7、C_NODES_TO_SURFACE FORMING_NODES_TO_SURFACE 金属成型分析常用 ERODING_NODES_TO_SURFACE CONSTRAINT_NODES_TO_SURFACEONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE 类似于类似于NODES_TO_SURFACE CONTACT,NODES_TO_SURFACE CONTACT,除了除了 从面是面段的集合而不是节点集 借助于”INTFOR“二进制数据库文件可以显示出从面的压力分布（more on that later） 处理处理self_contact(self_contact(曲面）以及曲面）以及

8、part-to-partpart-to-part的接的接触触 仅需定义从面，无需定义主面（主面假定为和从仅需定义从面，无需定义主面（主面假定为和从面一样）面一样） 使用two-way treatment 总是考虑壳的偏置厚度总是考虑壳的偏置厚度 没有数据写到没有数据写到RCFORCRCFORC输出文件中。输出文件中。 必须设置力传感器*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY来输出接触力SINGLE SURFACE CONTACT 类型类型 SINGLE_SURFACE（不推荐使用，“老的”基于节点的搜索方式） AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE（推荐使用

9、） AIRBAG_SINGLE_SURFACE ERODING_SINGLE_SURFACE AUTOMATIC_GENERAL AUTOMATIC_GENERAL_INTERIORSINGLE SURFACE CONTACT AUTOMATIC_SINGLE_SURFACEAUTOMATIC_SINGLE_SURFACE是碰撞模拟中应用最多是碰撞模拟中应用最多的接触的接触 AUTOMATIC_GENERALAUTOMATIC_GENERAL能够很好的处理壳的边边接触能够很好的处理壳的边边接触和梁梁接触和梁梁接触 计算比AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE慢许多 AIRBAG_SI

10、NGLE_SURFACEAIRBAG_SINGLE_SURFACE用于折叠的气囊展开用于折叠的气囊展开SINGLE SURFACE CONTACTEroding Contact 处于自由面的单元被删除后接触面会自动更新处于自由面的单元被删除后接触面会自动更新 单元删除是根据材料失效准则删除的，而不是因为eroding contact 时间步长自动的调整以满足接触时间步长时间步长自动的调整以满足接触时间步长 Eroding contact通常用在高速仿真中 借助于ECDT参数(*CONTROL_CONTACT)可以取消eroding contact对时间步长的影响 因为单元删除后，从节点将变为自

11、由节点，这些节点可以因为单元删除后，从节点将变为自由节点，这些节点可以在接触中继续考虑（质量守恒）在接触中继续考虑（质量守恒） 自由节点是否删除由*CONTROL_CONTACT中的ENMASS参数控制Eroding Contact * *CONTACT_ERODING_SINGLE_SURFACECONTACT_ERODING_SINGLE_SURFACE（推荐使用）（推荐使用） 基于*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE 面段方向不重要 * *CONTACT_ERODING_NODES_TO_SURFACECONTACT_ERODING_NODES_TO_SUR