LS-Dyna碰撞分析資料要點(diǎn)

1、LS-DYNA碰撞分析調(diào)試ls-dyna碰撞計(jì)算模型的主要檢查、調(diào)試項(xiàng)目有：a、質(zhì)量增加百分比小于5%；b、總沙漏能小于5%；c、滑移界面能；d、檢查各部件之間的連接、接觸關(guān)系是否定義正確，檢查模型的完整性；e、檢查數(shù)值輸出的穩(wěn)定性。一、質(zhì)量縮放Massscale的檢查：質(zhì)量縮放對(duì)于時(shí)間步長(zhǎng)小于控制卡片中設(shè)置的最小時(shí)間步長(zhǎng)的單元，我們通常采取增加單元材料密度的方法來(lái)增大其時(shí)間步長(zhǎng)，以減短模型的計(jì)算時(shí)間。關(guān)于LS-DYNA中單元時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算方法請(qǐng)參見(jiàn)附錄一1、初步檢查。讓模型在dyna中運(yùn)行2個(gè)時(shí)間步，在Hyperview中調(diào)出glstat文件并檢查massscaling項(xiàng)（質(zhì)量增加應(yīng)該小于5

2、%）；調(diào)出matsum文件并檢查各部件的質(zhì)量增加情況，對(duì)于質(zhì)量增加過(guò)大以及有快速增長(zhǎng)趨勢(shì)的部件應(yīng)檢查此部件的網(wǎng)格質(zhì)量和材料參數(shù)設(shè)置（質(zhì)量增加一般是由于單元的特征長(zhǎng)度太小或者是材料參數(shù)E、pg置錯(cuò)誤，導(dǎo)致該單元的時(shí)間步長(zhǎng)低于控制卡片中設(shè)置的最小時(shí)間步長(zhǎng)，從而引起質(zhì)量縮放）。2、全過(guò)程檢查。調(diào)整模型使其符合初步檢查的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算模型至其正常結(jié)束。再按初步檢查的要求檢查調(diào)試整個(gè)模型直至達(dá)到要求。一個(gè)計(jì)算收斂的模型在其整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，最大質(zhì)量縮放應(yīng)小于總質(zhì)量的5%。二、沙漏能Hourglassenergy的檢查：沙漏能的出現(xiàn)是因?yàn)槟Ｐ椭胁捎昧丝s減積分引起的，我們常用的B-T單元采用的是面內(nèi)單點(diǎn)積分，這種

3、算法會(huì)引起沙漏效應(yīng)（零能模式）。具體介紹參見(jiàn)附錄二檢查：在dyna中計(jì)算模型至其正常結(jié)束。在Hyperview中調(diào)出glstat文件并檢查energy的totalenergy、Hourglassenergy兩項(xiàng)，整個(gè)計(jì)算過(guò)程中沙漏能應(yīng)小于總能量的5%。三、滑移界面能slidinginterfaceenergy的檢查:滑移界面能是由摩擦和阻尼所引起的。劇烈的滑動(dòng)摩擦?xí)鸫蟮恼档幕平缑婺?；未能檢測(cè)到的穿透（undetectedpenetrations）常常會(huì)引起大的負(fù)值的滑移截面能。詳細(xì)介紹請(qǐng)參見(jiàn)附錄三。我們通常通過(guò)slidinginterfaceenergy/knightenergy來(lái)考察

4、計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。四、模型碰撞變形模式的檢查：從碰撞動(dòng)畫來(lái)診斷計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確。1、檢查各部件的碰撞變形是否合理；2、檢查整個(gè)模型，是否有漏缺的重要零件（對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不容忽略的零件）；3、檢查各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是否正確（主要是檢查鉸鏈、彈簧等聯(lián)接定義是否正確）；4、檢查各部件之間是否有出現(xiàn)明顯穿透、干涉。五、數(shù)值輸出的檢查：主要檢查B柱加速度曲線及各主要截面力曲線等輸出數(shù)據(jù)的可靠性，這些數(shù)值應(yīng)避免出現(xiàn)嚴(yán)重的振蕩。LS-DYNA汽車碰撞計(jì)算過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題及解決方法：癥狀一：出現(xiàn)了很大的，并且為負(fù)值的slidinginterfaceenergy原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而

5、Dyna計(jì)算的初始化中無(wú)法消除掉這些初始穿透。診斷手段：刪除掉模型中所有的接觸定義，運(yùn)行2cycle，再查看sleout文件查看穿透情況。產(chǎn)看d3hsp文件中關(guān)于初始穿透的警告信息。解決對(duì)策：如果是兩層板的穿透，Dyna的初始穿透糾正功能可以解決部分問(wèn)題。如果是多層板的穿透，其將無(wú)能為力。此時(shí)需要手動(dòng)的消除模型的初始穿透。癥狀二：模型的初始動(dòng)能明顯不合理診斷手段：1. 檢查d3hsp中模型的總質(zhì)量2. 檢查模型的三個(gè)方向的速度3. 檢查d3hsp中各個(gè)部件的質(zhì)量4. 剛體的質(zhì)量會(huì)合并到master部件中5. *PART_INERTIA中定義的速度優(yōu)先級(jí)高于*INITIAL_VELOCITY6.

6、 檢查matsum中各個(gè)部件的能量（動(dòng)能、沙漏能）7. 確認(rèn)定義為*PART_INERTIA的部件都定義了初速度8. 確認(rèn)定義為*PART_INERTIA的部件沒(méi)有作為合并剛體中的slave（可作為master）9.部件出現(xiàn)很高的速度，通常是由于接觸中的初始穿透引起。癥狀三：計(jì)算異常終止原因：計(jì)算終止通常只有以下4個(gè)原因1. 輸入文件關(guān)鍵字定義錯(cuò)誤。LS-DYNA對(duì)輸入文件的格式要求十分嚴(yán)格，除默認(rèn)值外，空白行是不被允許的。注釋行必須以符號(hào)“$”開(kāi)始。2. 單元負(fù)體積。3. 節(jié)點(diǎn)速度無(wú)限大。4. 網(wǎng)格畸變嚴(yán)重，計(jì)算不收斂。5. 硬盤空間不足。診斷手段：除最后一個(gè)原因外，其他的錯(cuò)誤原因都可以在m

7、essage文件中找到解釋。癥狀四：體單元出現(xiàn)負(fù)體積現(xiàn)象描述：LS-dyna計(jì)算時(shí)報(bào)錯(cuò)：Error：Negativevolume原因：常出現(xiàn)在泡沫、橡膠材料定義中。1. 加載在體單元上的載荷遠(yuǎn)大于單元的剛度2. 應(yīng)力應(yīng)變曲線定義出問(wèn)題，當(dāng)dyna外推該曲線是出現(xiàn)異常3. Foam單元在回彈時(shí)出現(xiàn)負(fù)體積，在材料mat_low_density上增加一定的阻尼會(huì)有幫助。4. 使用Contact_Interior定義在FOAM模型上。5. 在實(shí)體單元上附一層Null殼單元，而后使用automaticsinglesurfacecontact6. Foam材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線需要是平滑的癥狀五：節(jié)點(diǎn)速度無(wú)

8、限大現(xiàn)象描述：在動(dòng)畫模型中表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)突然從表面呈爆炸狀飛出。LS-dyna計(jì)算時(shí)報(bào)錯(cuò)Error：Nodevelocityoutofrange原因：1. 一般是由于材料參數(shù)的單位不一致引起的，在建立模型時(shí)應(yīng)注意單位的統(tǒng)2. 在本該發(fā)生接觸的地方?jīng)]有定義接觸或者接觸定義錯(cuò)誤。診斷手段：按照以下的步驟1. 顯示碰撞動(dòng)畫的最后一步；2. 取出帶有發(fā)散點(diǎn)的部件3. 反轉(zhuǎn)顯示部件4. 檢查該部件的部件號(hào)5. 在前處理中，檢查該部件的網(wǎng)格，包括模型中的裂縫、單排單元等6. 檢查對(duì)應(yīng)部件的異常出現(xiàn)的過(guò)程，找到最初出現(xiàn)異常的位置7. 檢查重合單元8. 檢查部件的材料和屬性9. 檢查接觸定義癥狀六：時(shí)間步長(zhǎng)太小原

9、因：1. 在試運(yùn)行中關(guān)掉質(zhì)量縮放，檢查單元的時(shí)間步長(zhǎng)信息2. 檢查材料屬性中是否使用了正確的單位制3. 檢查Foam的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4. 檢查Beam單元的材料和屬性5. 梁?jiǎn)卧妥枘釂卧?，確定兩端沒(méi)有連接在零質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)上。6. 檢查是否因?yàn)槌跏即┩刚{(diào)整，導(dǎo)致了單元尺寸變化7.如果梁?jiǎn)卧獏⑴c接觸，則也應(yīng)該offset癥狀七：模型變形模式不正常診斷手段：1. 查看整個(gè)模型的變形動(dòng)畫2. 常出現(xiàn)的問(wèn)題有，如果是做前碰分析，也需要對(duì)后部結(jié)構(gòu)的變形。因?yàn)楹蟛康慕佑|可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題3. 察看斷面，確定接觸計(jì)算沒(méi)有異常4. 察看速度、塑性應(yīng)變和應(yīng)力的變化情況癥狀八：*CONSTRAINED_EXTRA_NO

10、DES定義錯(cuò)誤現(xiàn)象描述:*ErrorpartH：0isout-of-rangeinputphasewillcontinueifpossible*Errorundefinednodeit00inputphasewillcontinlieifpossible*Marning«CONSTRfiIHED_EXTBfi_NOI)ES_.Kei;uordismispelled-assumingNODEoptionKEVUOBDtpedas-*C0NSTBAINED_EXTRA.NODES_恰CheckInputdeck原因：一般是因?yàn)槟Ｐ椭卸xextranodes的剛體被刪除或者是節(jié)點(diǎn)所依附的單

11、元被刪除。措施：在K文件中找出所有以下類型的關(guān)鍵字（PartID或者NodeID/NodesetID為0）并刪除。喘CQbThTE衛(wèi)口MEDE為TE.蟲(chóng)NODE另BET丿$HI-E-JkKEGROUPS1Itopil1-acc2S2SS3附錄一LS-DYNA釆用的顯式申尤罷分瞇是有條件穩(wěn)定的,只有當(dāng)忙聞涉小尸臨界時(shí)佃步時(shí)穩(wěn)定（參見(jiàn)第:章顯式積分方仏hAf<W其中碼込=理大白然軸據(jù)率桿件的Ufi界時(shí)聞步底2匕kJ1由桿件的白然煩=tL=JJ比中就借播邃廢）得桿件臨界時(shí)佃步於為:/側(cè)=一CW中特征艮按Z和波遲匸取決丁譏兀婁型士:一已tlmgE爛?址'P.殼咆兀,/(?rIrifjf；

12、iiiJhfvsh&U.S：/=仝frnicixfI1.L.Lj)"mtixiLpLrL.,；'E對(duì)于&節(jié)山實(shí)休單元：2=vy叢嗣.蟲(chóng)皿為唯元站大一惻的面積.C-Eh-G(l+p)(l-心對(duì)Z甘止實(shí)體單元:;/=小制度臨界時(shí)仙步KdiLS-DWAnil'o它依賴于瞧元KJ度殺I材料特性，LS-DYm/k汁算厲需時(shí)佃步恫檢査所肯單元為達(dá)到穩(wěn)宦采圧個(gè)比側(cè)系數(shù)（就省旅來(lái)減小時(shí)間卻：Ar=O.yi從而對(duì)廠樂(lè)牛和限元模型.來(lái)說(shuō).控制實(shí)際計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的是最小斥取冗當(dāng)摸型的網(wǎng)格屆盤平足很好的時(shí)候.訓(xùn)有機(jī)爭(zhēng)的小皿冗存比此時(shí)計(jì)畀的時(shí)間將咸倍的境如為減小計(jì)算昂，需要人為地

13、控制L&DH麗時(shí)制步茗稱之為質(zhì)量縮故，此時(shí)莊術(shù)改變召限元模璽的前提下.加犬毗際訃算叮I料2I；烷譏元為惋單元1/1h3hmil12:ll上面公式可知，可以適過(guò)調(diào)艘該單元的密度來(lái)增大它的時(shí)阿步牡（弾性模屋_般不調(diào)整，丙為接觸中需翌査實(shí)用押性模詭hLS-DYNAd關(guān)鑒"CONTROL_TIMEETEPrti剪數(shù)DT2MS來(lái)人為控制時(shí)間步©逋過(guò)輸入期望的實(shí)陽(yáng)計(jì)算時(shí)閭歩血程序自動(dòng)增如對(duì)跑P元的密度:3=(I-y2Pi'、h丿E|AfpE"二半斗上為中人/的密度FMb&LS-DYNA>|有兩種質(zhì)盤壤放方瑤-DT2MS.1-的卜屮2：通過(guò)調(diào)整社元

14、密度.使得所片單元都貝有廂同的時(shí)耐出他貝用慣性做應(yīng)不重要時(shí)°DTA-1S.>j?的1川|為質(zhì)鼠縮故只用F'小指宦時(shí)間養(yǎng)艮D(zhuǎn)t的單汕便陽(yáng)質(zhì)呈縮放可厲顯著地降低求解的時(shí)河.需滅注蓋的肚.某些壓元密度的地加必然與致有限元模.型戟俸質(zhì)量的額外増加,當(dāng)需要考慮模型的慣性舷時(shí)應(yīng)該對(duì)増加質(zhì)雖的百分上進(jìn)行控劉同時(shí)還帝考虎接獨(dú)的糧定性）,即不可任意的設(shè)定實(shí)陌計(jì)舜時(shí)間步反.-般怙況下,應(yīng)控制質(zhì)匱增加百分比在5査送內(nèi)在LSDYNA運(yùn)行窗口中有饋參數(shù)的顯小一附錄二LS-DYNA用用卩點(diǎn)K縮減）鬲斯積分的單冗罐行非絨性動(dòng)山分析訶以柄大的節(jié)省計(jì)舜機(jī)IM'.也有利丁丈變形分析。但是企點(diǎn)枳分可

15、能引起冬能模式，或稱沙漏模式簽見(jiàn)繭.遭h湘是一種比培構(gòu)僉同響隕島得夢(mèng)的頻率寇蕩的零綻靈形模武，是尬元?jiǎng)偠染仃囍兄炔蛔頨致的而這些是宙積分點(diǎn)不足導(dǎo)致的。沙鬻模式導(dǎo)致種在數(shù)學(xué)上星穩(wěn)定的、但在物理上垃世丈現(xiàn)的狀鼠仙門適悵沒(méi)占剛阻螫形旱現(xiàn)姑齒形網(wǎng)粉貳點(diǎn)或休譏比的沙満欖式如圈，即單?？梢园凑斟h線的形秋峻咸.休聊元在分析中沙制變形的出現(xiàn)碰結(jié)黑無(wú)鼓.審旦應(yīng)盡呈減小卿避兔.如果池休沙祜能擢過(guò)模甲總林齒施的IMS那么井忻可詭就星無(wú)效的°有時(shí)候甚的沙漏能也出不允許的"聽(tīng)LU常仃站巫時(shí)它遇存控恥閥廠、總休iPlW型的林積牯凌訶以臧少沙漏妾形一粘性沙祈挖制推薦用快迪變形曲刑題川（創(chuàng)如融振波九人丁體

16、積粘度扭來(lái)是用丁處理應(yīng)力渡的問(wèn)融.因?yàn)樵诳爝|變形過(guò)程中.結(jié)枸內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力液,瞻成卅丿J密虧質(zhì)丄加速度和能&的瞞厭.為求解的穩(wěn)定性.加逐人怵枳點(diǎn)'性.桂屁力魄舸強(qiáng)網(wǎng)斷樓軸p成在相半離窄區(qū)城山Q劇啖化fl!創(chuàng)是連簇變讓的HlJ'-沙踴圧忡以比結(jié)構(gòu)仝同響應(yīng)皿衍爹的皴率旖蕩，調(diào)糕模型的悔枳粘鹿能喊少沙漏變形.在LS-DYNA中由關(guān)也:/*CONTROL_BULK_VSCOS1TY控渕h丿J袪.:通過(guò)總啷加剛桂或粘性31陀來(lái)控制.由關(guān)tS?*CONTROL_HOURGLASS控乩對(duì)丁說(shuō)鯉則惡我用粘按公式（觸有人對(duì)丁悵龜聞?lì)}建湮用剛度處式C4.5）.缶袪二=為防止棋型的.總協(xié)剛虞闔

17、附加剛度而增加過(guò)大時(shí)，U刑用意休覽盤附加剛度或粘股.可通過(guò)關(guān)醴滬HOJRG3盜來(lái)對(duì)沙漏能過(guò)丸的FART世行沙涵控料參數(shù)與總休說(shuō)置-樣逋過(guò)帕KT徒鍵7丄和關(guān)FART範(fàn)立連捲工方淪臥使川十積分單冗由卩沙fillF單戊積分£致的,聽(tīng)以可以便用相應(yīng)的r枳分小応來(lái)控劃沙隣此時(shí)沒(méi)有抄歸楨式即在大變形怙況下樓里過(guò)網(wǎng)頡=其實(shí)通過(guò)梗坤蚪的模型方式訶氏減少沙漏韻產(chǎn)生=剛厭的堀化.避免鼬J單點(diǎn)栽荷，分散一些金積分的“種子”單冗于易產(chǎn)空曽噥抉式的部件中耿而減少沙線附錄三滑動(dòng)界lllj能分兩種席況2有摩撫和沒(méi)荷摩擦°片沒(méi)肓摩擦?xí)r畀|1在接觸M沒(méi)有;il乂障撫系數(shù)h滑動(dòng)界iII能為接觸弾査保特的特能如

18、圖人卩111碰撞過(guò)程屮，能昂的轉(zhuǎn)換應(yīng)該昱悽觸憚蜜的嫌能荻化為功能功能轉(zhuǎn)化為變形能、所以在計(jì)算屮滑動(dòng)界面能是怡物理的，應(yīng)當(dāng)控制在很小的值以內(nèi):或中f為接觸彈遽力，卩為攥透雖，金為衢動(dòng)界而臉左馳州性碰撞川懂翡界而能應(yīng)完全轉(zhuǎn)牝?yàn)閯?dòng)罪(如圖所示),若為彈墾性昨即有應(yīng)變能，則丹動(dòng)制L|能局金仝轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和曲變能.肖有摩擦?xí)rr在潸功界而能屮包含了摩擦能此時(shí)除了在樹(shù)恤面的法向有瞬界面能花切向也產(chǎn)主界耐摩擦能口LS-DYNA的按觸摩擦基鄴侖公式.摩搏(乖數(shù)ItF式計(jì)算：山二山+(|LLs-|LLd)etDCXV)山二靜摩擦系數(shù)山二動(dòng)燃擦系數(shù)DC=常數(shù)衰減系數(shù)v=按觸而間的和對(duì)逮度鋰庫(kù)侖力作坤F界面剪切應(yīng)力在某

19、些悄阮F會(huì)三怖從可能舍超過(guò)材料的承受械限，所以耍限制城天推擦力加大摩按卅川©：1粘件惟擦系數(shù)8和接觸段的I用積*逗必枯性睜揀麺數(shù)密坤1喉削呼起謂性帳動(dòng)徹S呪,杜薦耳値為料的屈JE應(yīng)幾0對(duì)于梏動(dòng)刪II能?？降褑?wèn)踴是也現(xiàn)員檢有兩種情況會(huì)導(dǎo)歎浪的滑劫那血能;I.基于段的映射方式x初始滓透I-STfifftft射方或如陽(yáng)浙示：在兩段的交界處檢氏彳：到遨透產(chǎn)咋所以會(huì)滑到接扯區(qū)度屮上此時(shí)程序屋現(xiàn)和滲透iM存在.必衛(wèi)會(huì)給它施加-F接獨(dú)力,把它拉冋到接觸而上.此時(shí)笹個(gè)系統(tǒng)桎對(duì)從琴點(diǎn)做功，消耗它的接施蘇能他此前般有得劃功能的補(bǔ)充人所以表現(xiàn)為負(fù)的滑動(dòng)并|"匕啖際上的滑砂界時(shí)沙計(jì)算的滑動(dòng)界面能的就較;酈哄該河題的方玆足護(hù)充主段的接觸1心如閹所示，任兩段交搽處4吏徒帕曲能捕捉到按觸迤透，山"CONT/ICT關(guān)儺了-中的參數(shù)調(diào)幕。2.初始灌遴花建也有限元模型屮.叮能會(huì)有在械型之間有干渉問(wèn)理°和序在開(kāi)始訃算肚欝門動(dòng)檢査