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第十七章
LS-DYNA
的隐式求解
LS-DYNA
作为著名的显式求解程序只能求解瞬态动力问题，对于时间历程
较长的静
、动力问题，
LS-DYNA
的显式
中心差分法有它的局限性，而一些与瞬
态动力分析紧密相关的问题要求
< br>LS-DYNA
也能够求解，如：
?
冲压成型后的回弹计算
?
应力初始化
?
冲击后常时间低频动力响应
?
静力分析
?
特征值分析
实际上从
950
版本开始，
LS-DYNA
已增加了隐式求解功能。
刚开始的应用主
要在冲压成型后的
回弹计算，经过
960
版到
970
版的发展，
LS-DYNA
的隐式求解
功能已大增强，已经能满足以上的求解需要。
17.1
显式与隐式的区别：
17.1.1 LS-
DYNA
显式求解：
采用中心差分方法进行显式时间积分
Ma
n
?
f
n
?
方程非耦合，可以直接求解
(
显式
)
?
但需要常小的时间步保持稳定状态
?
不需要求解刚度矩阵
ext
?
f
n
int
?
适合冲击、穿透等高频非线性动力响应问题
17.1.2 LS-
DYNA
隐式求解：
采用
Newmark
隐式时间积分
< br>M
?
a
n
?
K
?
u
n
?
1
?
f
?
对于线性问题，无条件稳定
?
可以采用大的时间步
ext
n
?
1
?
f
int
n
?
Ma
n
?
对于非线性问题，需要一系列线性逼近（
Newton-
Raphson
）叠代求解
?
需要求解刚度矩阵
?
适合静力问题、低频动力问题及特征值分析。
17.2 LS-
DYNA
中隐式分析的激活及相关关键字
在
LS-DYNA
中，缺省的求解是显
式求解，可以通过下面的关键字来激活隐
式求解：
*CONTR
OL_IMPLICIT_GENERAL
*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL
$$
imflag
dt0
iefs
nstepsb
igso
1
0.01
0
0
0
其中参数
imflag=1
激活全隐式求解
imflag=0
为缺省的显式求解。
imflag=2
为显式求解后无缝进行隐式回弹求解。
该关键字对于所有隐式求解分析来说都是必需的。
与隐式求解相关的其它关键字：
*CONTROL_IMPLICIT_LINEAR
(v9
60
版本改为
*CONTROL_IMPLICIT_SOLV
ER
)
*CONTROL_IMPLICIT_NONLINEAR
(
在
v960
版后改为
*CONTROL_IMPLICIT_SOLUTION
)
*CONTROL_IMPLICIT_AUTO
*CONTROL_IMPLICIT_STABILIZATION
*CONTROL_IMPLICIT_DYNAMICS
*CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE
*CONTROL_IMPLICIT_BUCKLE
（
v9
70
）
*CONTROL_IMPL
ICIT_MODES
（
v970
）<
/p>
使用
*CONTROL_IMPLIC
IT_GENERAL
激活隐式求解后，还需要与上面的相
关关
键字进行联合，从而对不同的问题设置不同的关键字进行求解。
*CONTROL_IMPLICIT_LINEAR
(v9
60
版后改为
*CONTROL_IMPLICIT_SOLV
ER
)
*CONTROL_IMPLICIT_SOLVER
$$
lsolver
prntflg
negeig
0
0
0
$$
该
关键字用来设置线性方程求解器的相关参数，主要用来求解下列线性方
程：
要注意的是该关键字不是析激活线性分析，
该求解器的功能主要是对刚度矩
阵进行转置计算（线性分析还是非线
性分析由下面的关键字指定）。
*CONTROL_IMPLICIT_NONLINEAR
(
在
v960
版后改为
*CONTROL_IMPLICIT_SOLUTION
)
*CONTROL_IMPLICIT_SOLUTION
$$
nlsolvr
ilimit
maxref
dctol
ectol
rctol
lstol
0
0
0
0.0
0.0
0
0
$$
dnorm
divflag
inistif
nlprint
0
0
0
0
该关
键字是用来指定是线性分析还是非线性分析，
若是非线性分析，
则指定非线
性叠代求解器类型、控制平衡叠代搜索次数和各种容限。
若设置
nlsolvr=1
，则
为线性分析，实际上相当于叠代次数为
1
的非线性分析。
若设置
nlprint=1
，则屏幕上输出如下，在求解过程中，也可以使用
CTRL+
nlprint
来输出。
K
?
u
n
?
R
*CONTROL_IMPLICIT_AUTO
*CONTROL_IMPLICIT_AUTO
$$
iauto
iteopt
itewin
dtmin
dtmax
1
0
0
0.0
0.0
该关键字控制激活自动步长控制，
缺省是固定时间步长，
当平衡叠代失效后，
可以试着改为自动时间步长。
*CONTROL_IMPLICIT_STABILIZATION
该关键字仅用于多步回弹分析，
施加人工粘度，
提高回弹分析的收敛性，
具
体应用见冲
压成型分析章节。
*CONTROL_IMPLICIT_DYNAMICS
*CONTROL_IMPLICIT_DYNAMICS
$$
imass
gamma
beta
0
0.0
0.0
该关键字激活是静力还是动力分析的选项。
Imass=0
为静力分析
Imass=1
低频动力分析（采用
Newma
rk
时间积分）
Imass=2
低频动力分析
(
采用模态综合法）
*CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE
*CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE
$$
neig
15
该关键字激活特征值分析，可
输出各阶模态，
neig=15
表示输出前
15
阶模态。
不同的应用需要的
关键字不一样，如做特征值分析，需要
3
个关键字：
*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL
*CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE
*CONTROL_TERMINATION
建议使用双精度
的求解器，
单元公式用
18
号壳单元公
式
（下面有具体说明）
，
求解完后自动
生成两个文件：
D3EIGV
：
与
D3POLT
文件一样的二进制输出文件
，包含每一模态下的振型，可
以用
LS-
PREPOST
显示。
EIGOUT
：
ASCII
文件，是所有输出模态的
文档总结。
后面有专门的示例来说明这种分析并怎样进行后处理
17.3 LS-
DYNA
隐式单元公式：
一般情况下，不建议使用
LS-DYNA
缺省的显式单点积分单元来求解隐式问
题，
LS-DYNA
开发有专门的各种隐式单元应用于隐式分析中，
下面具体介绍各
种单元：
使用
*SECTION_OPTION
来定义。<
/p>
17.3.1
隐式壳单元公式：
1
．
S/R Hughes-Liu<
/p>
单元：
6
号单元公式
?
?
?
2
x2
选择性缩减积分
每个节点
6
个自由度
(dx, dy, dz,
rx, ry, rz)
在
*CONTROL_SHELL<
/p>
中设置统一的节点
法向
?
可以退化为三角形单元公式
?
CPU
开销很大
2
．快速壳：
16
号单元公式
?
每个节点
6
个自由度
(
dx, dy, dz, rx, ry, rz)
?
面内
2 x2
积分点，厚方向建议
5
个积分点
?
不能退化为三角形
?
利用沙漏控制
8
增加翘曲刚度，改善收敛性
?
非常适合用于回弹计算
3
．线性壳：
18
号单元公式
?
每个节点
6
个自由度
(dx, dy, dz, rx, ry,
rz)
?
面内
2
x2
积分点
?
由于是线弹性，厚度方向
2
个积分点足够
?
包含三角形壳公式
?
仅应用于线性问题和特征值分析
?
必须使双精度求解器
17.3.2
隐式体单元公式：
1
．积分
S/R
体
单元：
2
号单元公式
?
每个节点
3
个自由度
(dx, dy, dz)
?
2 x2 x
2
选择性缩减积分
?
CPU
开销大
2
．线性体单元：
18
号单元公式<
/p>
?
每个节点
3
个自由度
(dx, dy, dz)
?
2 x2 x
2
积分点
?
仅应用于线性问题和特征值分析
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