關(guān)于lsdyna的時(shí)間步和質(zhì)量縮放及如何設(shè)置計(jì)算時(shí)間

2016-11-15 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

Ls-dyna采用的顯示中心差分法是有條件穩(wěn)定的,只有當(dāng)時(shí)間步小于臨界時(shí)間步時(shí)穩(wěn)定。臨界時(shí)間步由lsdyna自動(dòng)計(jì)算。它依賴于單元長(zhǎng)度和材料特性,與單元尺寸大小、密度開(kāi)根號(hào)成正比,與彈性模量開(kāi)根號(hào)成反比。

lsdyna在計(jì)算時(shí)間步時(shí)檢查所有單元,而整個(gè)有限元模型的計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)為最小尺寸單元的時(shí)間步長(zhǎng),當(dāng)模型的質(zhì)量不好時(shí)尤其是有很多小單元存在,此時(shí)計(jì)算時(shí)間會(huì)成倍的增加,為減小計(jì)算量,需要人為地控制lsdyna時(shí)間步長(zhǎng),此時(shí)在不改變有限元模型的前提下,加大實(shí)際計(jì)算時(shí)間步,由時(shí)間步與單元尺寸、密度及彈性模量的關(guān)系可知,要改變時(shí)間步,必要改變這三個(gè)量,而有限元模型已經(jīng)是不能變了,所有單元尺寸不變,而彈性模量也不能變,因?yàn)橛?jì)算中需要使用真實(shí)的彈性模量,那么剩下來(lái)能變的只有密度了,這也是改變時(shí)間步稱為質(zhì)量縮放的原因。

lsdyna通過(guò)*CONTROL_TIMESTEP卡片中的DT2MS來(lái)人為的控制時(shí)間步長(zhǎng),通過(guò)輸入期望的人工時(shí)間步長(zhǎng),程序自動(dòng)增加對(duì)應(yīng)單元的密度

*CONTROL_TIMESTEP
$ DTINIT TSSFAC ISDO TSLIMT DT2MS LCTM ERODE MS1ST
0.0 0.9 0 0.0 -1.2E-06
$ DT2MSF DT2MSLC IMSCL
0

在lsdyna中,有兩種質(zhì)量縮放方案,

(1)DT2MS為正時(shí)

通過(guò)調(diào)整單元密度,使得所有單元都具有相同的時(shí)間步長(zhǎng),只用于慣性效應(yīng)不明顯時(shí)。

(2)DT2MS為負(fù)時(shí)

質(zhì)量縮放只用于小于指定時(shí)間步長(zhǎng)的單元。如上例中,只調(diào)整時(shí)間不長(zhǎng)小于1.2E-6單元的密度。

使用質(zhì)量縮放可以顯著地降低求解的時(shí)間,需要注意的是,某些單元密度的增加,比如導(dǎo)致有限元模型整體質(zhì)量的增加,當(dāng)需要考慮模型的慣性效應(yīng)時(shí),應(yīng)該對(duì)增加質(zhì)量的百分比進(jìn)行控制(同時(shí)還要考慮接觸的穩(wěn)定性),即不可任意地設(shè)置實(shí)際計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng),一般情況下,應(yīng)該控制質(zhì)量增加百分比在5%之內(nèi),在lsdyna運(yùn)行窗口中有該參數(shù)的顯示。

在補(bǔ)充一點(diǎn)TSSFAC和DT2MS,TSSFAC是時(shí)間步縮放因子,其數(shù)值一般是0.9到0.67之間,其作用是增強(qiáng)計(jì)算的穩(wěn)定性,DT2MS是設(shè)置的人工時(shí)間步,dyna真正在計(jì)算時(shí)的時(shí)間步為T(mén)SSFAC*DT2MS,。同樣的實(shí)際計(jì)算時(shí)間步,通過(guò)這兩個(gè)參數(shù),可以有多種組合,根據(jù)我個(gè)人的理解,比如減小DT2MS的絕對(duì)值,同時(shí)增大TSSFAC的數(shù)值,這樣保證兩數(shù)的乘積不變,就保證了實(shí)際計(jì)算時(shí)間步不變,保證了計(jì)算的穩(wěn)定性,同時(shí)DT2MS絕對(duì)值變小了,需要進(jìn)行質(zhì)量縮放的單元也減少了,整個(gè)模型增加的質(zhì)量也會(huì)變少,保證了計(jì)算結(jié)果的可靠性。

下面再講講計(jì)算時(shí)間,新手總是對(duì)如何設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間很困惑,對(duì)計(jì)算時(shí)間和時(shí)間步長(zhǎng)也總是搞不清楚,計(jì)算時(shí)間和實(shí)際計(jì)算耗時(shí)又是不同的概率,先講計(jì)算時(shí)間,比如算碰撞,假設(shè)單位為秒,一車體模型以每秒30米的初速度撞向10外的墻,設(shè)置的計(jì)算時(shí)間怎么也得大于1/3吧,不然車還沒(méi)撞到墻,計(jì)算已經(jīng)結(jié)束了,這種情況下,可先設(shè)計(jì)算時(shí)間為0.5秒,結(jié)果出啦后感覺(jué)不夠,在通過(guò)重啟動(dòng)的方法增加計(jì)算時(shí)間。

設(shè)置計(jì)算時(shí)間的卡片如下,

*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDNEG ENDMAS
0.01099999 0 0.0
ENDTIM 即設(shè)置計(jì)算時(shí)間的卡片。

另計(jì)算實(shí)際耗時(shí)是另外一個(gè)概念,你設(shè)置了0.5秒的計(jì)算時(shí)間,實(shí)際dyna在計(jì)算時(shí)可能消耗數(shù)個(gè)小時(shí),這就是實(shí)際計(jì)算耗時(shí)。

另外附一個(gè)人家以前做好的如何設(shè)置時(shí)間步的帖子http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=961262

(注:部分內(nèi)容出自趙海鷗 LS-DYNA動(dòng)力分析指南。)

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