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沙漏把持_百度文库

  

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  沙漏控制 A1:有限元方法一般以节点的位移作为基本变量,单元内各点的位移以及应变均采用形 函数对各节点的位移进行插值计算而得, 应力根据本构方程由应变计算得到, 然后就可以计 算单元的内能了。如果采用单点积分(积分点在等参元中心) ,在某些情况下节点位移不为 零(即单元有形变) ,但插值计算得到的应变却为零(譬如一个正方形单元变形为一个等腰 梯形,节点位移相等但符号相反,各形函数相同,所以插值结果为 0) ,这样内能计算出来 为零(单元没变形!。这种情况下,一对单元叠在一起有点像沙漏,所以这种模式称之为沙 ) 漏模式或沙漏。 现在有很多 控制沙漏的专门程序,如控制基于单元边界的相对转动。但这些方法不能 保持完备性。: 我主要讲一下物理的稳定性,在假设应变方法的基础上,建立沙漏稳定性的过程。在这 些过程中,稳定性参数基于材料的性能。这类稳定性也称为物理沙漏控制。对于不可压缩材 料,即使当稳定性参数是一阶的时候,这些稳定性方法也将没有自锁。在建立物理沙漏控制 中,必须做出两个假设:1.在单元内旋转是常数。2.在单元内材料响应是均匀的。 A2:沙漏(hourglass)模式是一种非物理的零能变形模式, 产生零应变和应力。 沙漏模式仅 发生在减缩积分(单积分点)体、壳和厚壳单元上。LS-DYNA 里面有多种算法用于抑制沙漏 模式。缺省的算法(type 1)通常不是最有效的算法,但却是最经济的。 一种完全消除沙漏的方法是转换到全积分或者选择减缩积分(S/R)方程的单元。但这种 方法是一种下策。例如,第一,类型 2 体单元比缺省的单点积分体单元计算开消大 其二, 在大变形应用时更不稳定(更容易出现负体积)其三, 类型 2 体单元当单元形状比较差时在一 些应用中会趋向于剪切锁死(shear-lock),因而表现得过于刚硬。 三角形壳和四面体单元没有沙漏模式, 但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。 减小沙 漏的一个好的方法是细化网格,但这当然并不总是现实的。加载方式会影响沙漏程度。施加 压 力载 荷优于 在单 点上加 载, 因为后 者更容 易激 起沙 漏模式 。为了 评估 沙漏 能,在 *control_energy 卡片中设置 HGEN=2, 而且用*database_glstat 和*database_matsum 卡分别输 出系统和每一个部件的沙漏能。这一点是要确认非物理的沙漏能相对于每一个 part 的峰值 内 能要 小 (经验 上来 说10%)。 对于 壳单 元, 可以绘 制出 沙漏 能密 度云 图, 但事 先在 *database_extent_binary 卡中设置 SHGE=2。 然后在 LS-Prepost 中选择 FcompMischourglass energy。 对于流体部件,缺省的沙漏系数通常是不合适的(太高)。因此对于流体,沙漏系数通常 要缩小一到两个数量级。对流体用基于粘性的沙漏控制。缺省的沙漏方程(type 1)对流体通 常是可以的。 对于结构部件一般来说基于刚性的沙漏控制(type 4,5)比粘性沙漏控制更有效。通常,当 使用刚性沙漏控制时,习惯于减小沙漏系数到 0.03~0.05 的范围,这样最小化非物理的硬化 响应同时又有效抑制沙漏模式。对于高速冲击,即使对于固体结构部件,推荐采用基于粘性 的沙漏控制(type 1,2,3)。 粘性沙漏控制仅仅是抑制沙漏模式的进一步发展, 刚性沙漏控制将使单元朝未变形的方 向变形。 类型 8 沙漏控制仅用于单元类型 16 的壳。 这种沙漏类型激活了 16 号壳的翘曲刚度, 因此单 元的翘曲不会使解退化。 如果使用沙漏控制 8, 号壳单元可以用于解被称为扭曲梁(Twisted 16 Beam)问题。 对于单元类型 1 的体和减缩积分 2D 体(shell types 13 & 15)类型 6 沙漏控制调用了一种 假设应变协同转动方程。使用沙漏控制类型 6 和系数 1.0,一个弹性部件在厚度方向仅仅需 要划分一层类型 1 的体单元就可以获得正确的弯曲刚度。 在隐式计算里面, 对于类型 1 的体 单元应该总是使用类型 6 的沙漏控制(实际上, V970 里面这是自动设置的)。 在 (More on type 6 HG control from Lee Bindeman) 类型 6 的沙漏控制与类型 4,5 不在于它用了一个假设应变场和材料属性来估算出假设应 力场。 这个应力在单元封闭域内进行积分得到沙漏力, 因此单元表现的像一个有同样假设应 变场的全积分单元。 这种假设应变场设计成用来阻止纯弯曲中不真实的剪切变形和近似不可 压材料中的体积锁死。 类型 4 和 5 的沙漏控制基于单元体积, 波速和密度像在 LS-DYNA 理论手册中方程 3.21 那样来计算沙漏刚度。 沙漏类型 6 主要的改进是应力场在单元域内积分。 这使得当使用大的长细比或者歪斜形 状的体单元时沙漏控制非常鲁棒。 类型 4 和 5 的沙漏控制对大长细比和歪斜形状单元反应变 不好,它趋向于对某些沙漏模式反应的过于刚硬而对其它模式反应得过弱。 沙漏控制类型 6 另一个理论上的优点是对在厚度方向只有一个单元的梁可以在弹性弯 曲问题中得到准确的解。要做到这一点,设置沙漏刚度参数为 1.0。同样,对弹性材料方形 截面杆的扭曲问题, 当沙漏系数设为 1.0 时可以用很少的单元来解。 然而, 对于非线性材料, 用粗糙的网格得到好的结果是不可能的, 因为应力场不是像沙漏类型 6 假设的那样线性变化 的。在梁厚度方向上如果没有更多积分点的话,没有办法捕获应力场的非线性状态。 对于选择沙漏控制,下面几个问题要考虑。对于单元有大的长细比或者明显歪斜(不管 是初始还是变形过程中),推荐采用类型 6 的沙漏控制。类型 6 的沙漏控制通常对软的材料 更好,像泡沫或蜂窝材料在计算中会有非常明显的变形。 在材料不是特别软或者单元有合理的形状且网格不是太粗糙时, 类型 4,5 和 6 沙漏控制 似乎都能得到同样的结果。这种情况推荐用类型 4 的沙漏控制,因为它比其它的更快 A3: 总能量=内能+动能+滑移界面能能量之间是可以相互转化的,但是对于动力学问题,总能量 一般是不太变的。也就是能量守恒原理。 沙漏模式也就零能模式,他在理论上是一种存在 的一种变形模式,但是在实际模型中是不可能存上的。零能模式就是指有变形,但是不消耗 能量。显然是一种伪变形模式,若不加以控制,计算模型会变得不稳定,并且计算出来的结 果也是没有多大意义的。 要加抵制这种变形模式就得相应的消耗一定的能量, 也就是沙漏能, 如果这个比值太多,就说明模型和实际的变形有很大的差别,当然是不正确的。这也是缩减 积分所付出的代价。 用全积分单元可以解决这个问题, 但是效率不高, 有可能导致体积锁死, 过刚的一些问题。 沙漏要控制的,沙漏能一般不大于总能量的 10%。如果大于这个值,说明你的计算结 果不可靠 A4:用全积分单元可以很大程度上减少沙漏。全积分在计算动力问题的时候还是 有很多的缺点的,所以一般是选用单点积分的方式,因为此而引起的沙漏问题,dyna 提供 了多种算法可以减少到内能的 5%以下,控制沙漏:首先:您的模型如果是很多 PART 组成 的装配体,那么您需要找出沙漏能最大的 PART! BR然后:才能进行一些适当的控制! 第一:还得从载荷谈起,避免集中载荷; BR第二:从网格谈起,尽量做到网格协调;第 三:从沙漏控制谈起,采用不同的控制方法;第四:从单元算法谈起,不行就将一个 PART 化分为多个 PART,除了单元算法不同以外,其他相同,采用全积分! 有限元方法一般以节点的位移作为基本变量,单元内各点的位移以及应变均采用形函 数对各节点的位移进行插值计算而得, 应力根据本构方程由应变计算得到, 然后就可以计算 单元的内能了。如果采用单点积分(积分点在等参元中心) ,在某些情况下节点位移不为零 (即单元有形变) ,但插值计算得到的应变却为零(譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯 形,节点位移相等但符号相反,各形函数相同,所以插值结果为 0) ,这样内能计算出来为 零(单元没变形!。显然,麻烦来了。所以必须避免这种情况的出现。判别出现 0 能模式的 ) 方法最简单的是察看单元变形情况, 如果单元变成交替出现的梯形形状 (两的在一起有点像 沙漏,windows 里面那个动画光标) ,就得小心了。另外就是察看 hourglass energy,最好不 要超过总能量的 5%. )对 PART 进行沙漏控制,使用 use *hourglass card 和*PART card。感 觉与*CONTROL_HOURGLASS card 的功能相同,前者控制具体 part,后者控制整个模型) 书上说,通过使用好的模型方式可以减少沙漏的产生,如网格的细化、避免施加单点载荷、 在易产生沙漏模式的部件中分散一些全积分的“种子”单元,从而减少沙漏。我的理解是在 那些地方放一些全积分的单元。其他的都用单点积分单元 。我的理解是增加积分点 关于沙漏问题,建议看看 abaqus 的帮助文档,感觉讲的非常好,由浅入深,把深奥的 东西讲的很容易理解。 沙漏的产生是一种数值问题,单元自身存在的一种数值问题,举个例子,对于单积分点 线性单元, 单元受力变形没有产生应变能--也叫 0 能量模式, 在这种情况下, 单元没有刚度, 所以不能抵抗变形, 不合理, 所以必须避免这种情况的出现, 需要加以控制, 既然没有刚度, 就要施加虚拟的刚度以限制沙漏模式的扩展---人为加的 沙漏刚度就是这么来的。 关于沙漏现象的判别, 也就是出现 0 能模式的方法最简单的是察看单元变形情况, 就像 刚才所说的单点积分单元, 如果如果单元变成交替出现的梯形形状, 如果多个这样的单元叠 加起来,是不是象我们 windows 中的沙漏图标呢? )畸变:应该可以用自适应网格划分,要注意的是:*CONTROL_ADAPTIVE 和*PART 中的相应的设置)164 单元不能自动分裂单元。 大变形时确实存在网格畸形的问题,一般可以如下解决: 1、当畸形单元少,位置不重要时,删除畸形单元,继续计算; 2、适当调整参数,减少畸形的出现,或者使畸形单元破坏(ADD_EROSION) 。 3、使用 ALE。 版主所说的第一种解决办法,是通过重启动来实现的么? 、使用 ALE。 23)今天突然注意到 dyna 关键字中的*section_shell_ale 中的第八项 setype 中有 3 个选项, 1-lagrange;2-euler,3-ale,而在*control_ale 中的第一项 dct 有 4 项,1-lagrange;2-euler,3-ale, 4-ale ambient。 请高手指教: 这两个关键字中的选项是不是要对应, 那一个优先级更高?还有, 如果都选 1, 就是 lagrange 单元,那还定义 ale 干什么?我一直困惑,希望给出详细的解释,谢谢。 根据经验判断,*section_shell_ale 的定义应该更高一些,因为在 dyna 中,普通的关键字总 是小于特定 part 的关键字定义的。 在 dyna 中,默认 Lagrange 单元、结构动力学分析、显示。因此在设置 ALE(*control_ale) 、 结构热力学分析(*CONTROL_SOLUTION) 、隐式(*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL) 的时候,都会发现系统默认的都是前者的现象,这是 DYNA 的风格,也是为了避免出现意 外。 )完全重启动是一个全新的分析, 只不过需要考虑前面分析的相关的 part 的变形和应力情况, 这个传递需要由关键字*STRESS_INITIALIZATION_OPTION 来实现。 在 dos 命令下输入: LS-DYNA I=restartinput.k R=D3DUMPnn 与小型重启动不同的是 restartinput.k 文件种具有完整的关键字输入,节点、单元、增加的 PART 等,对于需要初始化的 part,在该输入文件种的节点、单元数及排列与拓扑关系都应 该与上次求解的输入文件中的一样,但 part 号可以不同。 《动力显示算法指南》 我刚才看了一下 dyna 的范例手册,也是用 part 来定义,简单方便。我是用 hypermesh 来作 为前处理的,很方便。具体和大家说一下,在 hypermesh 中 BCs-entity sets-〉选择 comps, 然后输入要定义的 set 的名称,选择要包括的 component,最后再选择 create 就行了。 hypermesh 作为 dyna 的前处理非常好,推荐使用! Q1:我以前做过一个类似轧钢的问题,使用的单位制为国际单位制,当采用实际的密度 (7800kg/m3)时,网格畸变得特别厉害,和你所说的沙漏变形有点象。可是无意间将物质 的密度修改大(7.8e7)以后,网格就没有畸变那么厉害了,并且计算速度大幅度提高。不 知这里面有什么说道,请明白人给指点一下,谢谢! Q2:我做了一个爆炸分析的流固耦合,但是流体和固体没作用上? 流固耦合关键字里面有一个 mcoup 选项, 你选的是 1, 表示只与密度最大的多物质材料耦合, 这样的话就只和炸药耦合了,空气对他的作用就没有了

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