LS-DYNA中負體積產生的原因

2016-09-25  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

負體積是由于單元畸變引起的,當單元本身變形過大或者不合理時,某個或某些節點穿透所屬單元的面跑到外面,接著便產生負體積。

負體積的產生和時間步設置、網格質量、材料、載荷條件、接觸等都可能有關系,可能的原因和解決的方法大概有幾種:

▲材料參數設置有問題。選擇合適的材料模型,并注意單位的協調。

▲網格質量不好。高質量的網格可以使之能容納更大的變形從而防止負體積的發生,建議在容易出現大變形的地方細化網格。

▲時間步長設置步夠合理。默認的時間步長因子0.9可能對防止數值計算的不穩定不夠有效。減少時間步長因子(比如從0.9減小到0.6或更小),可以防止負體積的產生,這通常是一個有效的方法。

▲太高的局部接觸力。不要將力施加在單一節點上,最好分散到幾個節點上以壓力的方式等效施壓。

▲使用全積分實體單元。在大變形和大扭曲情況下,全積分單元相對于單點積分單元計算不夠穩定,因為一個負雅可比行列式可以在一個積分點發生,所以全積分單元比單點積分發生負的雅可比行列式更快。建議使用默認的單元方程式(單點積分)加上沙漏控制。

▲接觸設置不合理。單面搜索的接觸方式相對于雙面搜索雖然節省了計算時間,但很容易因為面的方向不確定而導致負體積的產生,因此在不能確定面的方向時建議使用雙面搜索。適當提高接觸剛度也可以防止負體積的產生。

▲另外也可以采用ALE或是Euler單元算法,用流固耦合功能代替接觸,控制網格質量,例如承受壓力的單元在受力方向比其他方向尺寸長。

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