LS-Dyna碰撞分析資料要點

1、LS-DYNA碰撞分析調(diào)試ls-dyna碰撞計算模型的主要檢查、調(diào)試項目有：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)量縮放對于時間步長小于控制卡片中設置的最小時間步長的單元，我們通常采取增加單元材料密度的方法來增大其時間步長，以減短模型的計算時間。關于LS-DYNA中單元時間步長的計算方法請參見附錄一1、初步檢查。讓模型在dyna中運行2個時間步，在Hyperview中調(diào)出glstat文件并檢查massscaling項（質(zhì)量增加應該小于5

2、%）；調(diào)出matsum文件并檢查各部件的質(zhì)量增加情況，對于質(zhì)量增加過大以及有快速增長趨勢的部件應檢查此部件的網(wǎng)格質(zhì)量和材料參數(shù)設置（質(zhì)量增加一般是由于單元的特征長度太小或者是材料參數(shù)E、pg置錯誤，導致該單元的時間步長低于控制卡片中設置的最小時間步長，從而引起質(zhì)量縮放）。2、全過程檢查。調(diào)整模型使其符合初步檢查的標準，計算模型至其正常結束。再按初步檢查的要求檢查調(diào)試整個模型直至達到要求。一個計算收斂的模型在其整個計算過程中，最大質(zhì)量縮放應小于總質(zhì)量的5%。二、沙漏能Hourglassenergy的檢查：沙漏能的出現(xiàn)是因為模型中采用了縮減積分引起的，我們常用的B-T單元采用的是面內(nèi)單點積分，這種

3、算法會引起沙漏效應（零能模式）。具體介紹參見附錄二檢查：在dyna中計算模型至其正常結束。在Hyperview中調(diào)出glstat文件并檢查energy的totalenergy、Hourglassenergy兩項，整個計算過程中沙漏能應小于總能量的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。劇烈的滑動摩擦會引起大的正值的滑移界面能；未能檢測到的穿透（undetectedpenetrations）常常會引起大的負值的滑移截面能。詳細介紹請參見附錄三。我們通常通過slidinginterfaceenergy/knightenergy來考察

4、計算結果的準確性。四、模型碰撞變形模式的檢查：從碰撞動畫來診斷計算結果是否準確。1、檢查各部件的碰撞變形是否合理；2、檢查整個模型，是否有漏缺的重要零件（對計算結果影響不容忽略的零件）；3、檢查各部件之間的相對運動是否正確（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)值應避免出現(xiàn)嚴重的振蕩。LS-DYNA汽車碰撞計算過程中經(jīng)常遇到的問題及解決方法：癥狀一：出現(xiàn)了很大的，并且為負值的slidinginterfaceenergy原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而

5、Dyna計算的初始化中無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，運行2cycle，再查看sleout文件查看穿透情況。產(chǎn)看d3hsp文件中關于初始穿透的警告信息。解決對策：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題。如果是多層板的穿透，其將無能為力。此時需要手動的消除模型的初始穿透。癥狀二：模型的初始動能明顯不合理診斷手段：1. 檢查d3hsp中模型的總質(zhì)量2. 檢查模型的三個方向的速度3. 檢查d3hsp中各個部件的質(zhì)量4. 剛體的質(zhì)量會合并到master部件中5. *PART_INERTIA中定義的速度優(yōu)先級高于*INITIAL_VELOCITY6.

6、 檢查matsum中各個部件的能量（動能、沙漏能）7. 確認定義為*PART_INERTIA的部件都定義了初速度8. 確認定義為*PART_INERTIA的部件沒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：計算異常終止原因：計算終止通常只有以下4個原因1. 輸入文件關鍵字定義錯誤。LS-DYNA對輸入文件的格式要求十分嚴格，除默認值外，空白行是不被允許的。注釋行必須以符號“$”開始。2. 單元負體積。3. 節(jié)點速度無限大。4. 網(wǎng)格畸變嚴重，計算不收斂。5. 硬盤空間不足。診斷手段：除最后一個原因外，其他的錯誤原因都可以在m

7、essage文件中找到解釋。癥狀四：體單元出現(xiàn)負體積現(xiàn)象描述：LS-dyna計算時報錯：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大于單元的剛度2. 應力應變曲線定義出問題，當dyna外推該曲線是出現(xiàn)異常3. Foam單元在回彈時出現(xiàn)負體積，在材料mat_low_density上增加一定的阻尼會有幫助。4. 使用Contact_Interior定義在FOAM模型上。5. 在實體單元上附一層Null殼單元，而后使用automaticsinglesurfacecontact6. Foam材料的應力-應變曲線需要是平滑的癥狀五：節(jié)點速度無

8、限大現(xiàn)象描述：在動畫模型中表現(xiàn)為節(jié)點突然從表面呈爆炸狀飛出。LS-dyna計算時報錯Error：Nodevelocityoutofrange原因：1. 一般是由于材料參數(shù)的單位不一致引起的，在建立模型時應注意單位的統(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誤。診斷手段：按照以下的步驟1. 顯示碰撞動畫的最后一步；2. 取出帶有發(fā)散點的部件3. 反轉(zhuǎn)顯示部件4. 檢查該部件的部件號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. 檢查對應部件的異常出現(xiàn)的過程，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：時間步長太小原

9、因：1. 在試運行中關掉質(zhì)量縮放，檢查單元的時間步長信息2. 檢查材料屬性中是否使用了正確的單位制3. 檢查Foam的應力-應變曲線4. 檢查Beam單元的材料和屬性5. 梁單元和阻尼單元，確定兩端沒有連接在零質(zhì)量的節(jié)點上。6. 檢查是否因為初始穿透調(diào)整，導致了單元尺寸變化7.如果梁單元參與接觸，則也應該offset癥狀七：模型變形模式不正常診斷手段：1. 查看整個模型的變形動畫2. 常出現(xiàn)的問題有，如果是做前碰分析，也需要對后部結構的變形。因為后部的接觸可能會出現(xiàn)問題3. 察看斷面，確定接觸計算沒有異常4. 察看速度、塑性應變和應力的變化情況癥狀八：*CONSTRAINED_EXTRA_NO

10、DES定義錯誤現(xiàn)象描述:*ErrorpartH：0isout-of-rangeinputphasewillcontinueifpossible*Errorundefinednodeit00inputphasewillcontinlieifpossible*Marning«CONSTRfiIHED_EXTBfi_NOI)ES_.Kei;uordismispelled-assumingNODEoptionKEVUOBDtpedas-*C0NSTBAINED_EXTRA.NODES_恰CheckInputdeck原因：一般是因為模型中定義extranodes的剛體被刪除或者是節(jié)點所依附的單

11、元被刪除。措施：在K文件中找出所有以下類型的關鍵字（PartID或者NodeID/NodesetID為0）并刪除。喘CQbThTE衛(wèi)口MEDE為TE.蟲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,只有當忙聞涉小尸臨界時佃步時穩(wěn)定（參見第: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對于&節(jié)山實休單元：2=vy叢嗣.蟲皿為唯元站大一惻的面積.C-Eh-G(l+p)(l-心對Z甘止實體單元:;/=小制度臨界時仙步KdiLS-DWAnil'o它依賴于瞧元KJ度殺I材料特性，LS-DYm/k汁算厲需時佃步恫檢査所肯單元為達到穩(wěn)宦采圧個比側(cè)系數(shù)（就省旅來減小時間卻：Ar=O.yi從而對廠樂牛和限元模型.來說.控制實際計算時間步長的是最小斥取冗當摸型的網(wǎng)格屆盤平足很好的時候.訓有機爭的小皿冗存比此時計畀的時間將咸倍的境如為減小計算昂，需要人為地

13、控制L&DH麗時制步茗稱之為質(zhì)量縮故，此時莊術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，可以適過調(diào)艘該單元的密度來增大它的時阿步牡（弾性模屋_般不調(diào)整，丙為接觸中需翌査實用押性模詭hLS-DYNAd關鑒"CONTROL_TIMEETEPrti剪數(shù)DT2MS來人為控制時間步©逋過輸入期望的實陽計算時閭歩血程序自動增如對跑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：通過調(diào)整社元

14、密度.使得所片單元都貝有廂同的時耐出他貝用慣性做應不重要時°DTA-1S.>j?的1川|為質(zhì)鼠縮故只用F'小指宦時間養(yǎng)艮D(zhuǎn)t的單汕便陽質(zhì)呈縮放可厲顯著地降低求解的時河.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,當需要考慮模型的慣性舷時應該對増加質(zhì)雖的百分上進行控劉同時還帝考虎接獨的糧定性）,即不可任意的設定實陌計舜時間步反.-般怙況下,應控制質(zhì)匱增加百分比在5査送內(nèi)在LSDYNA運行窗口中有饋參數(shù)的顯小一附錄二LS-DYNA用用卩點K縮減）鬲斯積分的單冗罐行非絨性動山分析訶以柄大的節(jié)省計舜機IM'.也有利丁丈變形分析。但是企點枳分可

15、能引起冬能模式，或稱沙漏模式簽見繭.遭h湘是一種比培構僉同響隕島得夢的頻率寇蕩的零綻靈形模武，是尬元剛度矩陣中秩不最Y致的而這些是宙積分點不足導致的。沙鬻模式導致種在數(shù)學上星穩(wěn)定的、但在物理上垃世丈現(xiàn)的狀鼠仙門適悵沒占剛阻螫形旱現(xiàn)姑齒形網(wǎng)粉貳點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)碰結黑無鼓.審旦應盡呈減小卿避兔.如果池休沙祜能擢過模甲總林齒施的IMS那么井忻可詭就星無效的°有時候甚的沙漏能也出不允許的"聽LU常仃站巫時它遇存控恥閥廠、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、積粘度扭來是用丁處理應力渡的問融.因為在快遼變形過程中.結枸內(nèi)部產(chǎn)生應力液,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'性.桂屁力魄舸強網(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'-沙踴圧忡以比結構仝同響應皿衍爹的皴率旖蕩，調(diào)糕模型的悔枳粘鹿能喊少沙漏變形.在LS-DYNA中由關也:/*CONTROL_BULK_VSCOS1TY控渕h丿J袪.:通過總啷加剛桂或粘性31陀來控制.由關tS?*CONTROL_HOURGLASS控乩對丁說鯉則惡我用粘按公式（觸有人對丁悵龜聞題建湮用剛度處式C4.5）.缶袪二=為防止棋型的.總協(xié)剛虞闔

17、附加剛度而增加過大時，U刑用意休覽盤附加剛度或粘股.可通過關醴滬HOJRG3盜來對沙漏能過丸的FART世行沙涵控料參數(shù)與總休說置-樣逋過帕KT徒鍵7丄和關FART範立連捲工方淪臥使川十積分單冗由卩沙fillF單戊積分£致的,聽以可以便用相應的r枳分小応來控劃沙隣此時沒有抄歸楨式即在大變形怙況下樓里過網(wǎng)頡=其實通過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界lllj能分兩種席況2有摩撫和沒荷摩擦°片沒肓摩擦時畀|1在接觸M沒有;il乂障撫系數(shù)h滑動界iII能為接觸弾査保特的特能如

18、圖人卩111碰撞過程屮，能昂的轉(zhuǎn)換應該昱悽觸憚蜜的嫌能荻化為功能功能轉(zhuǎn)化為變形能、所以在計算屮滑動界面能是怡物理的，應當控制在很小的值以內(nèi):或中f為接觸彈遽力，卩為攥透雖，金為衢動界而臉左馳州性碰撞川懂翡界而能應完全轉(zhuǎn)牝為動罪(如圖所示),若為彈墾性昨即有應變能，則丹動制L|能局金仝轉(zhuǎn)化為動能和曲變能.肖有摩擦時r在潸功界而能屮包含了摩擦能此時除了在樹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式計算：山二山+(|LLs-|LLd)etDCXV)山二靜摩擦系數(shù)山二動燃擦系數(shù)DC=常數(shù)衰減系數(shù)v=按觸而間的和對逮度鋰庫侖力作坤F界面剪切應力在某

19、些悄阮F會三怖從可能舍超過材料的承受械限，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喉削呼起謂性帳動徹S呪,杜薦耳値為料的屈JE應幾0對于梏動刪II能?？降褑栛x是也現(xiàn)員檢有兩種情況會導歎浪的滑劫那血能;I.基于段的映射方式x初始滓透I-STfifftft射方或如陽浙示：在兩段的交界處檢氏彳：到遨透產(chǎn)咋所以會滑到接扯區(qū)度屮上此時程序屋現(xiàn)和滲透iM存在.必衛(wèi)會給它施加-F接獨力,把它拉冋到接觸而上.此時笹個系統(tǒng)桎對從琴點做功，消耗它的接施蘇能他此前般有得劃功能的補充人所以表現(xiàn)為負的滑動并|"匕啖際上的滑砂界時沙計算的滑動界面能的就較;酈哄該河題的方玆足護充主段的接觸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.叮能會有在械型之間有干渉問理°和序在開始訃算肚欝門動檢査