LS-Dyna碰撞分析资料

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1、LS-DYNA碰撞分析调试LS-DYNAt撞计算模型的主要检查、调试项目有：a、质量增加百分比小于5%b、总沙漏能小于5%c、滑移界面能；d、检查各部件之间的连接、接触关系是否定义正确，检查模型的完整性；e、检查数值输出的稳定性。一、质量缩放Massscale的检查：质量缩放对于时间步长小于控制卡片中设置的最小时间步长的单元，我们通常采取增加单元材料密度的方法来增大其时间步长，以减短模型的计算时问。关于LS-DYNA单兀时间步长的计算方法请参见附录一o1、初步检查。让模型在dyna中运行2个时间步，在Hyperview中调出glstat文件并检查massscaling项（质量增加应该小于5%;

2、调出matsum文件并检查各部件的质量增加情况，对于质量增加过大以及有快速增长趋势的部件应检查此部件的网格质量和材料参数设置（质量增加一般是由于单元的特征长度太小或者是材料参数E、p设置错误，导致该单元的时间步长低于控制卡片中设置的最小时间步长，从而引起质量缩放）。2、全过程检查。调整模型使其符合初步检查的标准，计算模型至其正常结束。再按初步检查的要求检查调试整个模型直至达到要求。一个计算收敛的模型在其整个计算过程中，最大质量缩放应小于总质量的5%。二、沙漏能Hourglassenergy的检查：沙漏能的出现是因为模型中采用了缩减积分引起的，我们常用的B-T单元采用的是面内单点积分，这种算法会

3、引起沙漏效应（零能模式）。具体介绍参见附录二。检查：在dyna中计算模型至其正常结束。在Hyperview中调出glstat文件并检查energy的totalenergy、Hourglassenergy两项，整个计算过程中沙漏能应小于总能量的5%。三、滑移界面能slidinginterfaceenergy的检查：滑移界面能是由摩擦和阻尼所引起的。剧烈的滑动摩擦会引起大的正值的滑移界面能；未能检测到的穿透（undetectedpenetrations）常常会引起大的负值的滑移截面能。详细介绍请参见附录三。我们通常通过slidinginterfaceenergy/knightenergy来考察计算

4、结果的准确性。四、模型碰撞变形模式的检查:从碰撞动画来诊断计算结果是否准确。1、检查各部件的碰撞变形是否合理；2、检查整个模型，是否有漏缺的重要零件（对计算结果影响不容忽略的零件）3、检查各部件之间的相对运动是否正确（主要是检查铰链、弹簧等联接定义是否正确）；4、检查各部件之间是否有出现明显穿透、干涉。五、数值输出的检查：主要检查B柱加速度曲线及各主要截面力曲线等输出数据的可靠性，这些数值应避免出现严重的振荡。LS-DYNA汽车碰撞计算过程中经常遇到的问题及解决方法:症状一：出现了很大的，并且为负值的slidinginterfaceenergy原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而Dyn

5、a计算的初始化中无法消除掉这些初始穿透。诊断手段：删除掉模型中所有的接触定义，运行2cycle，再查看sleout文件查看穿透情况。产看d3hsp文件中关于初始穿透的警告信息。解决对策：如果是两层板的穿透，Dyna的初始穿透纠正功能可以解决部分问题。如果是多层板的穿透，其将无能为力。此时需要手动的消除模型的初始穿透。症状二：模型的初始动能明显不合理诊断手段：1. 检查d3hsp中模型的总质量2. 检查模型的三个方向的速度3. 检查d3hsp中各个部件的质量4. 刚体的质量会合并到master部件中5. *PART_INERTIA中定义的速度优先级高于*INITIAL_VELOCITY6. 检查

6、matsum中各个部件的能量（动能、沙漏能）7. 确认定义为*PART_INERTIA的部件都定义了初速度8. 确认定义为*PART_INERTIA的部件没有作为合并刚体中的slave（可作为master）9. 部件出现很高的速度，通常是由于接触中的初始穿透引起。症状三：计算异常终止原因：计算终止通常只有以下4个原因1 .输入文件关键字定义错误。LS-DYNA寸输入文件的格式要求十分严格，除默认值外，空白行是不被允许的。注释行必须以符号“$”开始。2 .单元负体积。3 .节点速度无限大。4 .网格畸变严重，计算不收敛。5 .硬盘空间不足。诊断手段：除最后一个原因外，其他的错误原因都可以在mes

7、sage文件中找到解释。症状四：体单元出现负体积现象描述：LS-dyna计算时报错：Error:Negativevolume原因：常出现在泡沫、橡胶材料定义中。1 .加载在体单元上的载荷远大于单元的刚度2 .应力应变曲线定义出问题，当dyna外推该曲线是出现异常3 .Foam单元在回弹时出现负体积，在材料mat_low_density上增加一定的阻尼会有帮助。4 .使用Contact_Interior定义在FOAMI型上。5 .在实体单元上附一层Null壳单元，而后使用automaticsinglesurfacecontact6 .Foam材料的应力-应变曲线需要是平滑的症状五：节点速度无限大

8、现象描述：在动画模型中表现为节点突然从表面呈爆炸状飞出。LS-dyna计算时报错Error:Nodevelocityoutofrange原因：1 .一般是由于材料参数的单位不一致引起的，在建立模型时应注意单位的统2 .在本该发生接触的地方没有定义接触或者接触定义错误。诊断手段：按照以下的步骤1 .显示碰撞动画的最后一步；2 .取出带有发散点的部件3 .反转显示部件4 .检查该部件的部件号5 .在前处理中，检查该部件的网格，包括模型中的裂缝、单排单元等6 .检查对应部件的异常出现的过程，找到最初出现异常的位置7 .检查重合单元8 .检查部件的材料和属性9 .检查接触定义症状六：时间步长太小原因：

9、1 .在试运行中关掉质量缩放，检查单元的时间步长信息2 .检查材料属性中是否使用了正确的单位制3 .检查Foam的应力-应变曲线4 .检查Beam单元的材料和属性5 .梁单元和阻尼单元，确定两端没有连接在零质量的节点上。6 .检查是否因为初始穿透调整，导致了单元尺寸变化7 .如果梁单元参与接触，则也应该offset症状七：模型变形模式不正常诊断手段：1 .查看整个模型的变形动画2 .常出现的问题有，如果是做前碰分析，也需要对后部结构的变形。因为后部的接触可能会出现问题3 .察看断面，确定接触计算没有异常4 .察看速度、塑性应变和应力的变化情况症状八：*CONSTRAINED_EXTRA_NOD

10、ES昔误现象描述：* *Errorpart0isciut-nf-rangEinputphaseEllGontinuGifpossible* *ErrorundefinednodefQ9injputphaseHillcontinueifpossible* *UarningCOHSTRAlNED_Xinfl_hODES_.KeyifOMl15nispelled-4ssumin9N0liioptionKEVVOBDac-COHTBfHHH_EXTRft_HOUEE_RCheckInputdeci原因：一般是因为模型中定义extranodes的刚体被删除或者是节点所依附的单元被删除。措施：在K文件中找

11、出所有以下类型的关键字（PartID或者NodeID/NodesetID为0）并删除。*tCHSTEj.INErEXTRANODE3SET.GROUPS?Lll*ase附录ls-dyna采用的显式中心片分法是有条件检定的.具有当时同步小F临界时M处时也定（参见第一嶂显式枳分方法2A/.LS-DYNAOONTROL.TIMESTEP中参数DT2Ms来人为控制时间步长.通过输入期望的实际计和时W步K,程序n动增加对成单元的超度：（&疲附.）_a，2）Pj=牛*二为单元1的密度在LS-DYNA中，有两种崩舄缩放方条DT2MS为正的时间捌通过调整利无密度，使得所有单元都具有相同的时间步长，只用惯性效应

12、不成暨H九DT2MS为负的时间步，质状缩放只用F小指定时间步长Dt的小元，使用原房缩放可以显著地降低求解的时间，而耍注意的是，某空单兀密度的增加必然导致有限元校大质量的额外增加，当需要）:“的惯件也应时,应该对增加威昂仰川比迷行控冽（同时还需考虑接触的稳定性）,即不可任意的设定实际计翼时间步长,一般情况下，应控制质吊:增加百分比任5%之内，在LSDYNA运石窗II中有该参数的显示.附录二LSDYNA沌用/点伸茁如高斯积分的单元进行年线性动力分析41械大的V.省W算机时.也有利于大变形分析；似是地点积分可能引起零能模式，或林沙痴模式（参见第.章）.沙洞是一种以比结陶局响附向符名的婉率震疡的室能变

13、形模式，足通用喟度知防中秩不足导致的，而这些是由于枳分H不足导致的.沙漏模式学我一独在数学上是稳定的、但在物理上无法史观的伏态他们通索没有刚度，查形旱一现慨山形网格，收点实体电元的沙漏榄式如归，即巾，元可以按照绿战的形状变血总体未现正式:无单元休通元在分析中澄海麦形的出现使站里无效.所以应封盘减小和避免.如梨息体沙漏能超过模型总体的能的1。%.那幺分析可能就是无效的.有时候在至5物的沙漏能也是不允许的.所以北常行必变对它进行拄制方法一:总体蚓弹模的体以粘度可以减少沙温变冷，格性沙漏控制推荐用于快速支弹的词题中f视如激振波工人工休税粘度本来史用于处理应力波的问题，因为在怏速变形过程中.站内内部产

14、生鹿力波，形成压力渐性，质更加速度知能盘的跳跟.为求解的稳定性.加进人体积粘性，使成力波的强向新模糊成在相当狭率区域内急剧变化阻却是述健变叱的.山丁沙温层种以比结构主局响底向得多的熟率更潴，谓推慑型的作枳粘度能减少沙制变形.在LIDYNA中由关犍产*CQNTRQL-RULLWSCOSITY控制口方法通及总附加用度或粘性阻尼来控舸*由关键字*OONTRCIL_HQURGSSS控制,对于高速何蔻我用粘度公式（健者）.对广低速问超建议用刚度公式（4、5）,方一三为防升模垠的为防止度国附加闰岐而因加过大时，可不用景体设置附加刚度或粘度，可通过关键字*HOURGLASS来对沙漏能过大的的RT进行沙漏控制

15、，参数与总体设世一样（通过*PAKT关,相关PART独立连接上方法四：使用全积分单心由于沙是由于用点枳分导致的.所以可以使用使应的全枳分单元来控潞通漏,此时没行沙漏模式,但在大变形怙况下模批过丁内除式丈通过使用好的模瑕方式可以减少沙漏的产生.网格的瓢化,避免施加色点裁椅，分散一些全积分的胖子E巾元丁易产生沙漏根式的部件中从而就少沙漏；附录三猾动界M能力两种情况m有摩擦利没者摩摞n当没有摩擦时（即在接触中洗育定乂摩擦示数曲动界面能为接触弹簧保持晌势能（堀SK但注磁揽过程中，能凤的轼排应该是接触弹簧的势能转化为动修.功叫轼化为变他能,所以在计尊中滑动界面能是非物理的，响力控制在很小的位以内：sie

16、-用V*部式小f为接触弹36J.P为津遴I，曲为褶动界山胞二在她弹性碰撞中.冷动界面能完仝领此为动魄如图所示1若为照料性碰撞.即仃应变能.用册动界面能应完仝转牝为初能和陶交能i有限擦时.在滑动界面能中包含了摩擦能.此时除了在接触山i的也向有泄动界而能,在胡向也产生界面庠探能.LS-DYNA的接触摩擦基于座仑公式.馋擦索放心下式计算：氐=田+（也rNd）e-M,=静摩擦系数Ud二动摩擦系数DC=指数衰减系数v=接触面间的相对速度若DC或v=。则4,=，在汗仑力作用卜界面剪切应力在某些情况下会萨常,大，可能会超过材料的承受极限，所以要胤制最大摩擦力,故人摩擦力可以由粘性摩擦系数VC和接触段的面枳来

17、定义：兀=仁4丽W=7粘性摩擦系数常用于接触引起潮性流动的情况,推存式ffl为V3这里。去示接触材料的屈服应力。粉f对滑动界例能常遇到的问题是出现负值，有两种情况会导致仇的漕动界而能；1 .基于段的映射方式2 .初始淮送1 .16于段的映射方式，如图所示：Vr点在两段的交界处检位不到海透产生，所以会小到接触厚度中去，此时程序发现有渗透管点存在.必定会给它施加一个接触力，把它拉回到接触而上,此时整个系统在对从“以做幼，消耗它的接帔势能（但此前没仃得到M能的补充）.所以我现为例的滑动界山徒。解决该问题的方法是犷充主段的接触的.如图所小.在两段交接处便接触面能捕捉到接触渗透.由“8NTACT关惟/中

18、的MAXRAR参数调整。2 .初始渗透在建立有限元模型中.可能会存在模型之间行干涉问题,程序在开始计算时会门动检台初始渗透.心仃初始渗透,程序捉山警告，并把这些刃点移动到可能接触的界山JL在这过程中.系统要对之做功,导致负的滑动界而能产生。341。初蜡，从上面可知.初始渗透会导致负的滑动界面能产生.同时并不是所仃的从节点部分移到主衣向上存在的渗透节点将会导致不切实际的接触行为.解抉方法：方法一：在建立模型时应巧花费时间和拈力避免有初始渗透尽后保持接触对中的接触空隙（考出光单元的厚度但对于女杂的模型,不可期免会山现初始海透.此时可根据第一次递交后程序给出的渗透信息（在MESSAGEMD3Hsp文

19、件中有详细记录，按照提示移动相关节点,词急计算模型,消除渗透.方&对于比较小的初始渗透问题,可以通过减小接触与山来解决,对由于CONTACT大键字中的SFST和SFMT.该力.法只时很小的初始渗透效果好，对丁大的仞始渗透，可能会导致错误的结果a方法工：对T初始渗透问题，LSTC公司在LS-DYNA960中增加了相关控制参数东处理该问题，在关集字*CONTROL_8NTACT中有一参数IGNORE设置，可以忽咯所宥的初始穿透，对应CONTACT美世字中都“相同参数国以对单个的接触时进行处理。3 .4.11接触阻尼接触阳乜刚开始主要是用来处理在金属冲土成型过程中出理的施直接触表面的法向数值振动问跳，后来发现在碰撞中对高翔数值噪声的处理作常仃效.通常定义临界阿尼的口分比值.隹*CQNTACT关键字中有VDC参数，该参故定义临界R1出的口分比值，一股定义为20。Iw,二4而=2”m=min/5,叫