LS-Dyna碰撞分析调试指南.docx

《LS-Dyna碰撞分析调试指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LS-Dyna碰撞分析调试指南.docx（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、LS-DYNA碰撞分析调试LS-DYNA碰撞计算模型的主要检查、调试项目有：a、质量增加百分比小于5% ；b、总沙漏能小于5% ；c、滑移界面能；d、检查各部件之间的连接、接触关系是否定义正确，检查模型的完整性；e、检查数值输出的稳定性。一、质量缩放Mass scale的检查：质量缩放对于时间步长小于控制卡片中设置的最小时间步长的单元，我 们通常采取增加单元材料密度的方法来增大其时间步长，以减短模型的计算时 间。关于LS-DYNA中单元时间步长的计算方法请参见附录一。1、初步检查。让模型在dyna中运行2个时间步，在Hyper view中调出glstat 文件并检查mass scaling项（

2、质量增加应该小于5%）；调出matsum文件并检查 各部件的质量增加情况，对于质量增加过大以及有快速增长趋势的部件应检查此 部件的网格质量和材料参数设置（质量增加一般是由于单元的特征长度太小或者 是材料参数E、p设置错误，导致该单元的时间步长低于控制卡片中设置的最小 时间步长，从而引起质量缩放）。2、全过程检查。调整模型使其符合初步检查的标准，计算模型至其正常结 束。再按初步检查的要求检查调试整个模型直至达到要求。一个计算收敛的模 型在其整个计算过程中，最大质量缩放应小于总质量的5%。二、沙漏能Hourglass energy的检查：沙漏能的出现是因为模型中采用了缩减积分引起的，我们常用的B-

3、T单元采 用的是面内单点积分，这种算法会引起沙漏效应（零能模式）。具体介绍参见附 录二检查：在dyna中计算模型至其正常结束。在Hyper view中调出glstat文件 并检查energy的total energy、Hourglass energy两项，整个计算过程中沙漏能 应小于总能量的5%。三、滑移界面能sliding interface energy的检查：滑移界面能是由摩擦和阻尼所引起的。剧烈的滑动摩擦会引起大的正值的滑 移界面能；未能检测到的穿透（undetected penetrations）常常会引起大的负值 的滑移截面能。详细介绍请参见附录三我们通常通过sliding int

4、erface energy / knight energy来考察计算结果的准 确性。四、模型碰撞变形模式的检查：从碰撞动画来诊断计算结果是否准确。1、检查各部件的碰撞变形是否合理；2、检查整个模型，是否有漏缺的重要零件（对计算结果影响不容忽略的零件）；3、检查各部件之间的相对运动是否正确（主要是检查铰链、弹簧等联接定义是 否正确）；4、检查各部件之间是否有出现明显穿透、干涉。五、数值输出的检查：主要检查B柱加速度曲线及各主要截面力曲线等输出数据的可靠性，这些数 值应避免出现严重的振荡。LS-DYNA汽车碰撞计算过程中经常遇到的问题及解决方法:症状一：出现了很大的，并且为负值的sliding i

5、nterface energy原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而Dyna计算的初始化中无法消除掉这些初 始穿透。诊断手段：删除掉模型中所有的接触定义，运行2 cycle，再查看sleout文件查看穿透情况。产看d3hsp文件中关于初始穿透的警告信息。解决对策：如果是两层板的穿透，Dyna的初始穿透纠正功能可以解决部分问题。如果是多 层板的穿透，其将无能为力。此时需要手动的消除模型的初始穿透。症状二：模型的初始动能明显不合理诊断手段：1. 检查d3hsp中模型的总质量2. 检查模型的三个方向的速度3. 检查d3hsp中各个部件的质量4. 刚体的质量会合并到master部件中5. *PA

6、RT_INERTIA中定义的速度优先级高于*INITIAL_VELOCITY6. 检查matsum中各个部件的能量（动能、沙漏能）7. 确认定义为*PART_INERTIA的部件都定义了初速度8. 确认定义为*PART_INERTIA的部件没有作为合并刚体中的slave （可作为master）9. 部件出现很高的速度，通常是由于接触中的初始穿透引起。症状三：计算异常终止原因：计算终止通常只有以下4个原因1. 输入文件关键字定义错误o LS-DYNA对输入文件的格式要求十分严格，除默认 值外，空白行是不被允许的。注释行必须以符号“$”开始。2. 单元负体积。3. 节点速度无限大。4. 网格畸变严

7、重，计算不收敛。5. 硬盘空间不足。诊断手段：除最后一个原因外，其他的错误原因都可以在message文件中找到解释。症状四：体单元出现负体积现象描述:LS-dyna 计算时报错：Error: Negative volume原因：常出现在泡沫、橡胶材料定义中。1. 加载在体单元上的载荷远大于单元的刚度2. 应力应变曲线定义出问题，当dyna外推该曲线是出现异常3. Foam单元在回弹时出现负体积，在材料mat_low_density上增加一定的阻尼会 有帮助。4. 使用Contact_Interior定义在FOAM模型上。5. 在实体单元上附一层Null壳单元，而后使用automatic sin

8、gle surface contact6. Foam材料的应力-应变曲线需要是平滑的症状五：节点速度无限大现象描述：在动画模型中表现为节点突然从表面呈爆炸状飞出。LS-dyna 计算时报错 Error: Node velocity out of range原因：1. 一般是由于材料参数的单位不一致引起的，在建立模型时应注意单位的统2. 在本该发生接触的地方没有定义接触或者接触定义错误。诊断手段：按照以下的步骤1. 显示碰撞动画的最后一步；2. 取出带有发散点的部件3. 反转显示部件4. 检查该部件的部件号5. 在前处理中，检查该部件的网格，包括模型中的裂缝、单排单元等6. 检查对应部件的异常出

9、现的过程，找到最初出现异常的位置7. 检查重合单元8. 检查部件的材料和属性9. 检查接触定义10. 把时间步长设小试试症状六：时间步长太小原因：1. 在试运行中关掉质量缩放，检查单元的时间步长信息2. 检查材料属性中是否使用了正确的单位制3. 检查Foam的应力-应变曲线4. 检查Beam单元的材料和属性5. 梁单元和阻尼单元，确定两端没有连接在零质量的节点上。6. 检查是否因为初始穿透调整，导致了单元尺寸变化7. 如果梁单元参与接触，则也应该。ffset症状七：模型变形模式不正常诊断手段：1. 查看整个模型的变形动画2. 常出现的问题有，如果是做前碰分析，也需要对后部结构的变形。因为后部

10、的接触可能会出现问题3. 察看断面，确定接触计算没有异常4. 察看速度、塑性应变和应力的变化情况症状八：*CONSTRAINED_EXTRA_NODES 定X现象描述：* Error part tt：0 is out-of-rangea mginput phase uill continue iF possible* Error undeF ined node tt00input phase will continue if possible* Marning *CONSIRAINED_EXTBfl_NOBES_.Keyword is nimpelled - assuming NODE opt

11、ion KEVUOBD tvped ae - -CONETRfiINED_EXTRA_NODEE_% Check Input deck原因：一般是因为模型中定义extra nodes的刚体被删除或者是节点所依附的单元 被删除。措施:在K文件中找出所有以下类型的关键字（Part ID或者Node ID/Node set ID为0）并删除。附录一LS-DYNA采用的显式中心差分法是有藤件稳定的,只有当时何步小临界时向步时浦L 定（参见第二章显式枳分方SLhAt 也血杆件的临界H1IH步长.时I件的白然颇率得什什临界时间与於为:n：中特征kmZ-m波速取决于巾兀类型土 壳顷元e 怀帖再：对于目节点实

12、体单元:(1+欢1-叫对4防以体千元J二最小对度临界时间步及寸ilL&tm格n动计算。它依赖于单元度和材料特性，LS-DYNA在 计算折带时间莎时枪查所有单元为达到稳定.采亢个比例系数（峡省加.9）沫减小时间 步从1司，整个行限.无模型来谟,控制实际计算时间步长的是最小尺、：甲元-当模型的网 格咸最不是很好的时候如有很多的小*顷存在此时计算的时间捋成佶伯增加.为愤小计 算是，需要人为地拴制LgYNA时向步长,称之为质量缩放，此日.隹木改变有眼元模型的 前提下.加大实际计算H印涉总 以壳单元为帆：ll L公式可知，可以通过调整该甲元的-度来增大它的时间步长（弹性棋蜃一粮不调 机 肉为搂触中需要真

13、实的弹性模犀）LS-DYNA dtt *CONTROL_TIMESTEP DT2MS米人为控制肘间步氏.通过输入期望的突际计算时时涉LV程序自动培如对应单元 的密曜Af WCfird3 二I - 尸0-EPi = *二*为单元的峦度&LS-DYNA |有两种质:K放方照T2MS为上的|1川少：通过调整封元密度,使得所砰单元都具杓相同的时闻步长,只用 W效应不重要村。口丁鸿饵 为负的lli =质量嫦敬只用小指定时胸步二Dt的单心使用质景缩放诃以显著地降低求解的时问，布要注怠的是.某些也元密度的增加必然导 致杓职.无模型一整体质晨的额外增如,当充耍号虑供掣的惯牡奴向时.应该对增加届忧的I分 上进行

14、控别（同时地需考虑接触的稳定牲）,即不可任意的设定实际计算时间伺怅.-暇情 必F，应控制质最增加百分比在396之内.在LSDTNA运行窗曰中有该会数的显示一附录二LS-DYNA向用怛点（蜩戚）鬲撕积分的单元进行非携性动力分析可以楹大的节省讣算机 1:4.也有利于大变形分析。但是皿点积分可能引起善能模式，或释沙漏模式（参见第.禅）。沙漏是一种以比皓构全局响盛高得多的频率柢蓬的善能变形棋或是惟元刚度掘阵中秩 不酒致的,而这些是由积分点不足导致的,沙漏模式导致一秤在数学上是秫定机但在 物理上尤法实现的我态.他们通情没打刖度，变形摹现骸齿形网格，血.1宝体单就的沙漏模 式如囹，即中无可以廊绿线的形状壳

15、聆元体单兀在分析中沙湍变形的出现做皓果正故.所以戍尽量淀小洞避免。如果总体沙初能超过模 型总弥M能的睥,那么分析可能就是无效的订时候甚全盗的沙漏能也是不允许的-听 以非潴廿必娈对它IS行控刘。同、f 总体凋推模型的体积粘肌可以减少沙漏度形一粘性沙漏控制推存用-快速变形 的仙增中（例如激振波工人工体积粘度本来是用T-ib应力波的何题.因为在快速变形过 程中,始构内部产生成力波.形成床力、密度、质M速度和能鼠的跳跃，为求解的稔定性. 如讲人.休IH牯件.映成力波的眦向断模糊成在相当狭拳区域内急剧斐化但却是连续变化 的=Hl沙漏是仲以比绊构全局响.向高荀多的颊率震荡，调整模型的体积粘度能诚少沙漏 哽

16、形.在 L&-DYNA 中山美；CDNTROL_B11LK_VISCJSITY 控期LJj注.y通过总解加刚度或粘性31尼-来控制由关tS*CONTROL_HOURGLASS 控削,对丁偏速讪寇用站度公式缺有）汁丁低速间匙建攻用刚度公式 5）.去法土为防止模型的总悻刚度因附加刖度而蜡如甘太肘，nr右用总体世置附如刎度或 粘检.可通过关雎对HOURGLA辂米对沙漏能过大的FART班行沙漏控制，参馈与总体设 置-样（通过瞿叮龙罐孚与村关FART建立也妾丸方蔻四，使个积分单使,山沙漏是由T四点租分宇致的，所使可以便用相应的光枳 分巾元来控制沙橱.此时没有妙案棋式十在大变形怙退下模里过1啊硕=其实通过

17、使用好弁模型方式诃以减少沙漏的产，任网格的邮.避免施加单点载荷，分 散一些全积分的“种于”单元于易产生沙漏模式的部件中从而减少沙漏，附录三血= 伽=.哥成。|加耳由舶式中f为接触弹置力，P为4透* 金为滑动界而能。I在眺弹性碰撞中，滑劫界而能应完全籍化为劫能（如图所小,器为珅塑性碰撞，即有应变能则滑劫界面能应完全转化为功能和应变能。七仃摩擦时，在滑动界而能中包含了摩擦能，此时除了在接触面的法向,拇劫界面能 在切I向也产生界血席擦微L5-DYNA的暖帆摩擦基-库仑公式.摩擦系数1昌诚计算：伐二,Lid +M-财 eDCEna=牌摩擦系数Md=动摩摞系数DC=店数衰减系数v二接触而间的和对速度滑动

18、界而能分两神情况己有摩擦利波白-摩虬“1没有摩擦时即在接触叩没有定义縻擦系数）Mi幼界而能为接独神典保持的势能（如 图h fii在碰摊过群中，能杲的转换应该是接触弹质的我能辑亿为动陷动能转化为变形能 所以在计算中漕动界面能是Ik物理的，应当控制在很小的值以内：若 DC 或 v = 0 !）；!/. =*,在库仑胃作川F#剪切成力崔某些脂瓦F会I，常t订能会酬材料的承受携限，所 以要敏削最大摩擦力，读大摩擦力m以：1粘性摩擦系数VC刷接制段的向枳来定必拈性摩擦系数常翔接触引起塑性辙动的情兄椎若乂他为VC=V 这！ 表小接触时料的屈胸成对于滑动肆血能带遇到的问题是山现:ML有两种情况会导致质的滑动界俪能;I.基于段的映射方式初始承诸L篇于役隔牌射方日，如国川小：l.-i/tW段的空界处检庄伟I滕透六牛.所以会渭到接触.厚度中 去，此时程序发现有渗透*亡存在，必定会给它施如一个接触力，把它拉回到接 触而上.此时整个系统在对从节山做功,消荒它的接械势能（但此前没有轴到动 能的补充），所以表现为负的沿动界而徒土