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LS-DYNA FAQ
中英文版
-Negative Volume
负体积
2007
年
09
月
13
日
星期四
下午
10:26
泡沫材料的负体积
(
或其它软的材料
)
< br>
对于承受很大变形的材料,
比如说泡沫,
一个单元可能变得非常扭曲以至于单元的体积计
算得到一个负值。这可能发生
在材料还没有达到失效标准前。对一个拉格朗日
(Lagrangian)
网格在没有采取网格光滑
(mesh smoothing)
或者重划分
(remeshing)
时能适
应多大变形有个内在的限制。
LS-
DYNA
中计算得到负体积
(negative volume
)
会导致计算
终止,除非在
*cont
rol_timestep
卡里面设置
ERODE
选项为
1
,而且在
*con
trol_termination
里设置
DTMIN
项为任何非零的值,在这种情况下,出现负体积的
单元会被删掉而且计算
继续进行
(
大多数情况
)
。
有时即使
ERODE
和<
/p>
DTMIN
换上面说的设置
了,负体积可
能还是会导致因错误终止。
有助于克服负体积的一些方法如下:
*
简单的把材料应力-应变曲线在大应变时硬化。这种方法会
非常有效。
*
有时候修改初始网格
来适应特定的变形场将阻止负体积的形成。
此外,
负体积通常只
对
非常严重的变形情况是个问题,而且特别是仅发生在像泡沫这样的软的材料上面。
p>
*
减小时间步缩放系数
(timestep scale fac
tor)
。缺省的
0.9
可能不足以防
止数值不稳
定。
*
避免用全积分的体单元
(
单元类型
2
和
3)
,
它们在包含大变形和扭曲的仿真中往往不是
很稳定。
全积分单
元在大变形的时候鲁棒性不如单点积分单元,
因为单元的一个积分点可
< br>能出现负的
Jacobian
而整个单元还维持正的体积
。在计算中用全积分单元因计算出现负
的
Jacobian
p>
而终止会比单元积分单元来得快。
* <
/p>
用缺省的单元方程
(
单点积分体单元
p>
)
和类型
4
或者<
/p>
5
的沙漏
(hourglass)
控制
(
将会刚化
响应
)
。对泡沫材料首先的沙漏方程是:如果低速冲击
type
6
,系数
1.0;
高速冲击
type
2
或者
3
。
*
对泡沫用四面体
(tetrahe
dral)
单元来建模,使用类型
10
体单元。
*
增加
< br>DAMP
参数
(foam model 57)
到最大的推荐值
0.5
。
*
对包含泡沫的接触,用
*co
ntact
选项卡
B
来关掉
shooting node logic
。
*
使用
*contact_inte
rior
卡
用
part set
来定义需要用
p>
contact_interior
来处理的
parts
,在
set_part
卡
1
的第
5
项<
/p>
DA4
来定义
contact_inte
rior
类型。
缺省类型是
1
,
推荐用于单一的压缩。
在版本
970
里,类型
1
的体单元可
以设置
type=2
,这样可以处理压缩和减切混合的模式。<
/p>
*
如果用
m
at_126
,尝试
ELFORM=0
*
尝试用
EFG
方程
(*section_solid_EFG)
。
因为这个方程非常费时,
所以只用在变形严重
的地方,而且只用于六面体单元。
See also:
instability
English Version:
Negative Volumes in Foams (or other
soft materials)
In materials
that undergo extremely large
deformations, such as soft foams, an
element may become so distorted that the
volume of the element is calculated as
negative. This may
occur without the
material reaching a failure criterion. There is
an inherent
limit to how much
deformation a Lagrangian mesh can
accommodate without some sort of mesh
smoothing or remeshing taking place. A
negative volume calculation in LS-DYNA
will cause the
calculation to terminate
unless
ERODE
in
*control_timestep is set
to
1
and DTMIN
in
*control_termination is set to any nonzero value
in which case the offending element
is deleted and the calculation continues
(in most cases). Even with ERODE and
DTMIN set as described,
a negative
volume may cause an error termination (see
erode/negvol.k).
Some
approaches
that
can
help
to
overcome
negative
volumes
include
the
following.
- Simply stiffen up the material
stress-strain curve at large strains. This
approach can be quite
effective.
- Sometimes
tailoring the initial mesh to accomodate a
particular deformation
field will
prevent formation of negative volumes. Again,
negative volumes are
generally
only
an
issue
for
very
severe
deformation
problems
and
typically
occur
only in soft materials
like foam.
- Reduce
the
timestep
scale
factor. The
default
of
0.9
may
not
be
sufficient
to prevent
numerical instabilities.
-
Avoid fully-integrated solids (formulations 2 and
3) which tend to be less
stable in
situations involving large deformation or
distortion.
(The fully integrated
element is less robust than a 1-point element when
deformation is large because a negative
Jacobian can occur at one of the
integration
points
while
the
element
as
a
whole
maintains
a
positive
volume. The
calculation
with
fully
integrated
element
will
therefore
terminate
with
a
negative
Jacobian much sooner than will a
1-point element. (lpb))
-
Use
the
default
element
formulation
(1
point
solid)
with
type
4
or
5
hourglass
control (will stiffen response).
Preferred hourglass formulations for foams
are:type 6 with coef.
= 1.0
if low velocity impact types
2 or
3 if
high velcocity
impact
- Model
the foam with tetrahedral elements using solid
element formulation 10
(see
~pdf/).
- Increase
the
DAMP
parameter
(foam
model
57)
to
the
maximum
recommended
value
of 0.5.
- Use
optional card B of *contact to turn shooting node
logic off for contacts
involving
foam.
- Use
*contact_interior.
A part set
defines the parts to be treated by
contact_interior. Attribute
4
(DA4
=
5th
field
of
Card
1)
of
the
part
set
defines
the
TYPE
of
contact_interior
used. The
default
TYPE
is
1
which
is
recommended
for
uniform
compression. In
version 970, solid formulation 1
elements
can
be
assigned
TYPE=2
which
treats
combined
modes
of
shear
and
compression.
- If
mat_126 is used, try ELFORM = 0.
- Try EFG formulation
(*section_solid_EFG). Use only where
deformations are
severe as this
formulation is very expensive. Use only with hex
elements.
******************
*****************************************
See also:
转:
/blog/?p=22
负体积定义?
Negitive volume
负体积是由于
element
本身产生大变形造成自我体积的内面跑到外面接着被判断为负
体积。
关于负体积的解决办法?
<
/p>
负体积多是网格畸变造成的,和网格质量以及材料、载荷条件都有关系。有可能的原因和解
决的方法大概有几种:
(
1
)材料参数设置有问题,选择合适的材料模式
)
(
2
)沙漏
模式的变形积累,尝试改为全积分单元
(
3
)太高的局部接触力(不要将
force
施在单一
node
上,最好分散到几个
node
上以
pressure
的方式等效施加)
,
尝试调整间隙,降低接触刚度或降低时间
步。
(
4
)
在容易出现大变形的地方将网格
refine
。
(
5
)材料换的太软
,
是不是也会出现负体积
!
(
6
)另外也可以采用
ALE
或是
euler
单元算法,用流固耦合
功能代替接触,控制网格质量。例如在承受压力的单元
在受压方向比其他方向尺寸长。<
/p>
(
7
)尝试减
小时间步长从
0.9
减小到
0.6
p>
或更小。
经验总结:
时间步长急剧变小,可能
是因为单元产生了严重的畸变而导致的负体积现象,如果采用的是四面体单元,你可以用网
格
重
划
分
的
方
法
来
解
p>
决
。
如
果
你
采
用
的
是
六
面
体
< br>单
元
,
那
目
前
就
没
有
很
有
效
的
p>
方
法
,
可
以
试
一
下
*ELEMENT_SOLID_EFG
,那对机器的要求相对就会比较高了
。
Q1:
材料负体积解决方法(全面
、有效)
材料负体积解决方法
在仿真中,通常有材料的大变形问题,如泡沫材料,由于单元
大扭曲而出现了单元负体积,这种情况一般出来在材料
失效之前。
在没有网格光滑和网格从划分的情况下,
ls-dyna
有一
个内部的限制来调节
lagrange
单元的变形。
负体积
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