Ls-dyna中的負(fù)體積

負(fù)體積定義? Negative volume

負(fù)體積是由于element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判斷為負(fù)體積。

關(guān)于負(fù)體積的解決辦法?

負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變?cè)斐傻?和網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系。有可能的原因和解決的方法大概有幾種:

(1)材料參數(shù)設(shè)置有問題,選擇合適的材料模式)

(2)沙漏模式的變形積累,嘗試改為全積分單元

(3)太高的局部接觸力(不要將force施在單一node上,最好分散到幾個(gè)node上以pressure的方式等效施加),嘗試調(diào)整間隙,降低接觸剛度或降低時(shí)間步。

(4)在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格refine。

(5)材料換的太軟,是不是也會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積!

(6)另外也可以采用ALE或是euler單元算法,用流固耦合功能代替接觸,控制網(wǎng)格質(zhì)量。例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長(zhǎng)。

(7)嘗試減小時(shí)間步長(zhǎng)從0.9減小到0.6或更小。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié):

時(shí)間步長(zhǎng)急劇變小,可能是因?yàn)閱卧a(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變而導(dǎo)致的負(fù)體積現(xiàn)象,如果采用的是四面體單元,你可以用網(wǎng)格重劃分的方法來解決。如果你采用的是六面體單元,那目前就沒有很有效的方法,可以試一下*ELEMENT_SOLID_EFG,那對(duì)機(jī)器的要求相對(duì)就會(huì)比較高了。

 

Q1:材料負(fù)體積解決方法(全面、有效)

材料負(fù)體積解決方法

 在仿真中,通常有材料的大變形問題,如泡沫材料,由于單元大扭曲而出現(xiàn)了單元負(fù)體積,這種情況一般出來在材料失效之前。在沒有網(wǎng)格光滑和網(wǎng)格從劃分的情況下,ls-dyna有一個(gè)內(nèi)部的限制來調(diào)節(jié)lagrange單元的變形。負(fù)體積一般都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算中止,除非你設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)控制中的erode=1和設(shè)置終止控制中的dtmin為一非零數(shù),這種情況下,出現(xiàn)負(fù)體積的單元將被自動(dòng)刪除,計(jì)算也不會(huì)中止。不過就算你如上設(shè)置了erode與dtmin,負(fù)體積有時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出錯(cuò)停止。

 一些常用的解決負(fù)體積的方法如下:

在材料出現(xiàn)大應(yīng)變的情況下增強(qiáng)材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中材料應(yīng)力。這種方法往往非常有效果。

2、重新劃分網(wǎng)格,在出現(xiàn)大變形的地方把網(wǎng)格加密。.

3、減小時(shí)間步長(zhǎng)系數(shù)。默認(rèn)的0.9系數(shù)可能不足以避免數(shù)值的不穩(wěn)定。

4、避免采用全積分體單元(算法2和3),這會(huì)導(dǎo)致大變形和大扭曲的情況下計(jì)算相對(duì)不穩(wěn)定。

5、采用默認(rèn)的單元算法(單點(diǎn)體單元),采用沙漏控制type4和5。泡沫的沙漏控制算法為:在低速?zèng)_擊問題中采用type6,系數(shù)為1;在高速?zèng)_擊問題中采用type2和3。

6、泡沫材料網(wǎng)格劃分采用四面體網(wǎng)格,單元算法為10,雖然這樣會(huì)導(dǎo)致材料相對(duì)比較剛性。增大材料(泡沫材料57號(hào)材料)的阻尼系數(shù),推薦采用系數(shù)為0.5。

8、在泡沫接觸計(jì)算中,采用*contact中的選項(xiàng)卡B,關(guān)閉shooting node logic。

9、如果你采用的是126號(hào)材料,設(shè)置elform=0。

10、嘗試使用EFG算法(*SECTION_SOLID_EFG)。

 

Q2:各位高手:我做分析時(shí)將terminate time設(shè)為0.006s時(shí)沒有負(fù)體積出現(xiàn),但一旦延長(zhǎng)求解終止時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積,比如將terminate time設(shè)為0.01s時(shí)就會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積,請(qǐng)問是什么原因呢,怎么解決好呢?

1 把ADMAP的參數(shù)值設(shè)置為0.1,在材料屬性里面設(shè)置。

2 可以試試減小接觸厚度

3 解決方法是將timestep改小,就沒有負(fù)體積

4 修改*CONTROL_TIMESTEP里面的tssfac已經(jīng)是改小時(shí)間步了

5 網(wǎng)格變形太大造成的?？梢钥紤]一下改小失效應(yīng)變和剪切應(yīng)變,如果不影響計(jì)算結(jié)果的話

6 tssfac參數(shù)值已經(jīng)變很小了,不管用.還有,設(shè)置的terminate time沒有大于施加載荷的最終時(shí)間

 

Q3:探討流固耦合中單元負(fù)體積出現(xiàn)的原因

1 當(dāng)流體單元的長(zhǎng)寬比大于5比1時(shí),顯示的結(jié)果就不準(zhǔn)確了;當(dāng)大于20比1的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積,無法得到結(jié)果。

2 你可以把MIR設(shè)置為0.3以上試試

3 你可以把單元細(xì)化;

2 更改松弛系數(shù)(一般是增大)流體的單元一般的來說不能長(zhǎng)寬比太大,特別是你把動(dòng)網(wǎng)格ALE打開了的時(shí)候,所以可以把網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比縮小試試。

 

Q4:負(fù)體積出現(xiàn)的原理是什么?

1 負(fù)體積原因是雅閣比矩陣的行列式值為負(fù)值,一般減小時(shí)間步長(zhǎng)參數(shù),增加材料剛度,改變單元質(zhì)量都可以的!

2 如果是金屬材料出現(xiàn)負(fù)體積,主要是單元質(zhì)量問題,建議重新劃分網(wǎng)格,但如果是非金屬,這是常見現(xiàn)象,不一定是網(wǎng)格問題,可以尋求其他的方法,

3 發(fā)生的原因有可能是因?yàn)橛?span>initial penetration. 所以因該先檢查是不是有initial penetration:

再來如果是少數(shù)的節(jié)點(diǎn)受力也因?yàn)榱α考性斐韶?fù)體積,所以這時(shí)候就可以把接觸的網(wǎng)格劃分細(xì)一點(diǎn)

另外如果是用hex element會(huì)有hourglass的情形,可以檢查一下hourglass energy或者是兩個(gè)物體剛性相差太多, 像是foam的材料, 可以在foam的表面加一層shell element增加solid element的自由度與剛性

4 實(shí)體包殼的作法可以用HM的find face厚度其實(shí)只要很薄一層(0.1mm就可以了)

建議可以用不同的殼后測(cè)試一下,看看兩個(gè)有什么不同,如果差不多的話,當(dāng)然是用比較薄的厚度

材料方面我是用mat_3 or mat_9 null,重量可以跟實(shí)體的參數(shù)是一樣的,另外不去設(shè)定contact

 

Q5:邊界層加密后出現(xiàn)負(fù)體積

我第一層網(wǎng)格只能取到0.1,再小了就出現(xiàn)負(fù)體積。這樣計(jì)算出來的結(jié)果和試驗(yàn)差別較大,特別在分離區(qū)。在GAMBIT做網(wǎng)格不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題,剛學(xué)習(xí)ICEM,不知道怎么處理這樣的問題,

1 調(diào)整一下block節(jié)點(diǎn)的位置

2 盡量不要讓網(wǎng)格塊扭曲或者夾角太小

3 在出現(xiàn)負(fù)體積附近切幾刀,產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn),你可以慢慢調(diào).

 

QQ::

負(fù)體積是由於element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判讀為負(fù)體積,

控制使element不出現(xiàn)不合理變形的方法就如同dragonwen與ayke所說的幾點(diǎn),注意使Hourglassing情形減少,有以下幾個(gè)方法可以試看看

1.避免單點(diǎn)loading=>不要將force施在單一node上,最好是分散到幾個(gè)node上以pressure的方式等效施加

2.在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格refine

3.使用全積分元素=>全積分元素沒有Hourglassing問題,但計(jì)算速度慢且還有其他問題,是最不建議的作法

1 采用全積分單元

2 使用均勻網(wǎng)格,避免采用單點(diǎn)集中載荷)

3 全局增加模型的彈性剛度

全積分單元比減縮積分單元更容易出現(xiàn)負(fù)體積,但減縮積分單元要注意沙漏控制。

全局增加模型的彈性剛度會(huì)讓模型比實(shí)際剛硬,不是好方法。!

 

Q6:單元出現(xiàn)負(fù)體積 如何刪除該單元

970 key manaul里面在restart input data下……

使用方法是重啟動(dòng)時(shí)用的,就是在某一步中用sw1中止,然后生成.r重啟動(dòng)文件,刪除不需要的單元,然后計(jì)算……

應(yīng)該是*delete_element_solid:

下面的參數(shù)是node set No.

 

Q7:為什么鋼鐵和泡沫碰撞會(huì)產(chǎn)生負(fù)體積

沙漏控制沒加阿!

建一個(gè)沙漏控制卡,選4號(hào)或6號(hào),附給泡沫單元的part6

接觸中將soft改為1,將sfs和sfm改為0.1 `

 

負(fù)體積的原因是由于單元畸變引起的,單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)有一個(gè)順序,當(dāng)變形過大,或者不合理時(shí), 某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)穿透所屬單元的面,造成負(fù)體積。對(duì)于接觸問題,控制收斂時(shí),有時(shí)要設(shè)接觸反力或用其他辦法,把穿透接觸面的節(jié)點(diǎn)拉回去,這個(gè)反力過大時(shí),單個(gè)時(shí)間步中,這個(gè)節(jié)點(diǎn)被拉回的位移就很大,穿透了所屬單元的面,這時(shí)就產(chǎn)生負(fù)體積,這時(shí)要減小時(shí)間步,或者修改接觸準(zhǔn)則,很多辦法,

這幾天我也遇到這個(gè)問題很困擾,是個(gè)接觸問題,材料都是彈性的,有幾個(gè)單元計(jì)算到某一時(shí)間步的時(shí)候就出現(xiàn)負(fù)體積,節(jié)點(diǎn)速度到12次方量級(jí),而且前一步都很正常,變形都不大。負(fù)體積那里是六面體單元,表面蒙有一層殼模擬夾層結(jié)構(gòu)

這個(gè)典型是接觸時(shí)的負(fù)體積,修改一下接觸控制,減小穿透時(shí)的反力,還有你的節(jié)點(diǎn)速度太大,應(yīng)該減小時(shí)間步。

減縮積分的殼很容易產(chǎn)生沙漏,殼單元沙漏有可能產(chǎn)生負(fù)體積,你可以看看殼的變形就知道了,如果不是特別的情況,應(yīng)該不是由殼的沙漏引起的

 

負(fù)體積的解決辦法之一:

stiffen up the material stress-strain curve at large strains 將材料的彈模取大

 

Q8:關(guān)于實(shí)體單元負(fù)體積的問題

1:察看你的邊界約束條件是否正確

2:調(diào)整時(shí)間間隔,縮短時(shí)間步長(zhǎng)

3:把單點(diǎn)積分該為全積分

4:重新選擇一下你的材料模型.

 

Q9:負(fù)體積和速度超限怎么解決?

通常的辦法是先檢查你的網(wǎng)格是否發(fā)生嚴(yán)重的畸變,如果沒有發(fā)生,可以適當(dāng)減小時(shí)間步長(zhǎng)因子。

 

Q10:完全重啟動(dòng)后出現(xiàn)負(fù)體積怎么處理啊?solid164單元,由于計(jì)算機(jī)過程中網(wǎng)格變形很大,于是在計(jì)算機(jī)到一半時(shí),講網(wǎng)格重新劃分了一下,結(jié)果出現(xiàn)很多負(fù)體積單元,

1.出現(xiàn)負(fù)體積是一件很痛苦的事情,尤其是算到一半,如果計(jì)算的結(jié)果已經(jīng)滿足你想要的數(shù)據(jù),勸你不要弄下去了。

如果,你非要堅(jiān)持下去,最直接的辦法,重新建模型,調(diào)整網(wǎng)格大小,但是這樣并不能保證,一定不會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積。

自己慢慢摸索吧。

高手和凡人的差距往往就體現(xiàn)在劃分網(wǎng)格的水平之上!

 

Q11:我在做一個(gè)沖擊問題,老師出現(xiàn)負(fù)體積,怎么辦啊?我減小時(shí)間步長(zhǎng),減小網(wǎng)格都不行,

負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變?cè)斐傻?和網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系.

可能的原因和解決的方法大概有幾種:

1 材料參數(shù)設(shè)置有問題,

2 選擇合適的材料模式

3 沙漏模式的變形積累,

4 嘗試改為全積分單元

5 太高的局部接觸力,嘗試調(diào)整間隙,

6 降低接觸剛度或降低時(shí)間步

另外也可以采用ALE或是euler單元算法,用流固耦合功能代替接觸,控制網(wǎng)格質(zhì)量,例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長(zhǎng)

 

滑移網(wǎng)格?

 

負(fù)體積-節(jié)點(diǎn)速度無限大(總結(jié))

最近看到有不少這樣的問題,總結(jié)一下吧~希望大家用得著。

一般出現(xiàn)負(fù)體積,節(jié)點(diǎn)速度無限大,都可以通過縮短求解時(shí)間,減小時(shí)間步長(zhǎng),增加接觸剛度等這幾種方法去試一試。

1.負(fù)體積是由于element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判斷為負(fù)體積。因而,負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變?cè)斐傻?與網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系。有可能的原因和解決的方法一般有:

(1)嘗試減小時(shí)間步長(zhǎng)從0.9減小到0.6或更小。(注意太小得到的結(jié)果不一定可信)

(2)材料模型參數(shù)設(shè)置有問題,選擇合適的材料本構(gòu)。

(3)局部接觸力太大(不要將力施在單一node上,最好分散到幾個(gè)node上以pressure的方式等效施加),嘗試調(diào)整間隙,降低接觸剛度或降低時(shí)間步。

(4)沙漏模式的變形積累,嘗試改用全積分單元。

(5)在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格細(xì)化。

(6)材料剛度不夠,可能也會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積。

2.節(jié)點(diǎn)速度無限大與接觸,材料參數(shù),網(wǎng)格形狀等等都可能有關(guān)系,解決的方法一般有:

(1)網(wǎng)格質(zhì)量太差,重分網(wǎng)格;

(2)材料本構(gòu)及狀態(tài)方程的參數(shù)輸入格式出錯(cuò),檢查K文件;

(3)輸入的參數(shù)量綱不一致,仔細(xì)檢查

(4)自定義的子程序存在問題,如巖石爆破中只考慮壓,不考慮拉等

(5)材料太軟,計(jì)算網(wǎng)格畸變,如在淤泥中爆炸~

(6)接觸定義出錯(cuò)。"

 

借鑒經(jīng)驗(yàn):

時(shí)間步長(zhǎng)急劇變小,可能是因?yàn)閱卧a(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變而導(dǎo)致的負(fù)體積現(xiàn)象,如果采用的是四面體單元,你可以用網(wǎng)格重劃分的方法來解決。如果你采用的是六面體單元,那目前就沒有很有效的方法,可以試一下*ELEMENT_SOLID_EFG,那對(duì)機(jī)器的要求相對(duì)就會(huì)比較高了。