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2016-09-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
16對于具有高度不規(guī)則橫截面的3D模型什么是最佳網格劃分方法?
答:在橫截面上自由劃分四邊形網格,然后在體內掃掠成六面體單元。在掃掠前可對四邊形網格加密(如需要)。確認加密后生產的單元保持四邊形以保證掃掠成六面體單元。(ANSYS5.6/FLOTRAN支持鍥形單元,所以無此要求。)
set,1,1
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2
pmass1=2*keneval1/eigen1
set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2
17在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面載荷?
答:若需在實體表面上施加任意方向的表面載荷,可通過在實體表面生成表面效應單元(比如SURF154單元)的方法來完成。
施加面載荷時,可施加在表面效應單元上,這樣可以任意控制面力的方向。
加載過程中,選定表面效應單元,對話框中LKEY取值不同,則所加表面載荷的方向不同。(請仔細看一看surf154的單元手冊)。
比如:LKEY=1(缺省),載荷垂直于表面;LKEY=2,載荷為+X切向;LKEY=3,載荷為+Y切向;LKEY=4,載荷垂直于表面;LKEY=5,則可輸入任意矢量方向的載荷。
特別地:
LKEY=5,VALUE 項為均布壓力值
VAL2、VAL3、VAL4 三項的值確定矢量的方向。
18LS-DYNA94版后(95和96)在爆炸及流固耦合方面的功能增強
在LS-DYNA中,處理爆炸和流固耦合單元一般采用ALE列式和Euler列式(也可采用Lagrange),從而克服單元嚴重畸變引起的數值計算困難,并實現流體-固體耦合的動態(tài)分析。
ALE列式先執(zhí)行一個或幾個Lagrange時步計算,此時單元網格隨材料流動而產生變形,然后執(zhí)行ALE時步計算:(1)保持變形后的物體邊界條件,對內部單元進行重分網格,網格的拓撲關系保持不變,稱為Smooth Step;(2)將變形網格中的單元變量(密度、能量、應力張量等)和節(jié)點速度矢量輸運到重分后的新網格中,稱為Advection Step。用戶可以選擇ALE時步的開始和終止時間,以及其頻率。Euler列式則是材料在一個固定的網格中流動,在LS-DYNA中只要將有關實體單元標志Euler算法,并選擇輸運(advection)算法。
LS-DYNA還可將Euler網格與全Lagrange有限元網格方便地耦合,以處理流體與結構在各種復雜載荷條件下的相互作用問題,并在95和96版中得到了極大的增強。
19ANSYS坐標系總結
工作平面(Working Plane)
工作平面是創(chuàng)建幾何模型的參考(X,Y)平面,在前處理器中用來建模(幾何和網格)
總體坐標系
在每開始進行一個新的ANSYS分析時,已經有三個坐標系預先定義了。它們位于模型的總體原點。三種類型為:
CS,0: 總體笛卡爾坐標系
CS,1: 總體柱坐標系
CS,2: 總體球坐標系
數據庫中節(jié)點坐標總是以總體笛卡爾坐標系,無論節(jié)點是在什么坐標系中創(chuàng)建的。
局部坐標系
局部坐標系是用戶定義的坐標系。局部坐標系可以通過菜單路徑Workplane>Local CS>Create LC來創(chuàng)建。
激活的坐標系是分析中特定時間的參考系。缺省為總體笛卡爾坐標系。當創(chuàng)建了一個新的坐標系時,新坐標系變?yōu)榧せ钭鴺讼怠＿@表明后面的激活坐標系的命令。菜單中激活坐標系的路徑 Workplane>Change active CS to>。
節(jié)點坐標系
每一個節(jié)點都有一個附著的坐標系。節(jié)點坐標系缺省總是笛卡爾坐標系并與總體笛卡爾坐標系平行。節(jié)點力和節(jié)點邊界條件(約束)指的是節(jié)點坐標系的方向。時間歷程后處理器 /POST26 中的結果數據是在節(jié)點坐標系下表達的。而通用后處理器/POST1中的結果是按結果坐標系進行表達的。
例如: 模型中任意位置的一個圓,要施加徑向約束。首先需要在圓的中心創(chuàng)建一個柱坐標系并分配一個坐標系號碼(例如CS,11)。這個局部坐標系現在成為激活的坐標系。然后選擇圓上的所有節(jié)點。通過使用 "Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS", 選擇節(jié)點的節(jié)點坐標系的朝向將沿著激活坐標系的方向。未選擇節(jié)點保持不變。節(jié)點坐標系的顯示通過菜單路徑Pltctrls>Symbols>Nodal CS。這些節(jié)點坐標系的X方向現在沿徑向。約束這些選擇節(jié)點的X方向,就是施加的徑向約束。
注意:節(jié)點坐標系總是笛卡爾坐標系?？梢詫⒐?jié)點坐標系旋轉到一個局部柱坐標下。這種情況下,節(jié)點坐標系的X方向指向徑向,Y方向是周向(theta)?？墒钱斒┘觮heta方向非零位移時,ANSYS總是定義它為一個笛卡爾Y位移而不是一個轉動(Y位移不是theta位移)。
單元坐標系
單元坐標系確定材料屬性的方向(例如,復合材料的鋪層方向)。對后處理也是很有用的,諸如提取梁和殼單元的膜力。單元坐標系的朝向在單元類型的描述中可以找到。
結果坐標系
/Post1通用后處理器中 (位移, 應力,支座反力)在結果坐標系中報告,缺省平行于總體笛卡爾坐標系。這意味著缺省情況位移,應力和支座反力按照總體笛卡爾在坐標系表達。無論節(jié)點和單元坐標系如何設定。要恢復徑向和環(huán)向應力,結果坐標系必須旋轉到適當的坐標系下。這可以通過菜單路徑Post1>Options for output實現。 /POST26時間歷程后處理器中的結果總是以節(jié)點坐標系表達。
顯示坐標系
顯示坐標系對列表圓柱和球節(jié)點坐標非常有用(例如, 徑向,周向坐標)。建議不要激活這個坐標系進行顯示。屏幕上的坐標系是笛卡爾坐標系。顯示坐標系為柱坐標系,圓弧將顯示為直線。這可能引起混亂。因此在以非笛卡爾坐標系列表節(jié)點坐標之后將顯示坐標系恢復到總體笛卡爾坐標系。
20顯式隱式分析轉換的注意事項
運用ANSYS/LS-DYNA進行隱、顯式分析時,由于隱、顯式分析過程中所涉及的對象一般會有所不同,ANSYS/LS-DYNA使用手冊中只介紹了一種方法,即下面所述的第一種。實際上,共有兩種方法可以選擇使用:
1、 將隱、顯式分析過程中涉及到的所有對象都在隱式分析前建好模型,把隱式分析不需要的對象的所有節(jié)點自由度都約束住,進行隱式求解,轉換單元類型,進入顯式求解階段,將顯式part的約束去除,執(zhí)行動力松弛求解以便對相應part進行應力初始化,并按照需要施加新的邊界和載荷條件,進行顯式分析。
2、 在隱式分析時只對隱式分析涉及的對象建模,而不考慮顯式分析需要的part,完成隱式分析后,單元類型轉換完成后,通過定義新的單元類型和材料,創(chuàng)建顯式分析所需的模型,生成新的part列表,選擇所有節(jié)點,讀入隱式求解結果文件進行動力松弛求解,對相應part進行應力初始化,施加必要的約束和載荷條件,執(zhí)行顯式求解。
實際上,動力松弛過程是執(zhí)行一次穩(wěn)態(tài)或是準靜態(tài)分析,目的就是將隱式分析的結果中的位移、溫度結果作為體載荷施加到相關節(jié)點上,實現相應部件的應力初始化,作為后續(xù)分析的初始條件。需要注意的是,LS-DYNA中無高階單元,所以在進行隱式求解時要選擇縮減積分的低階單元。如果隱式分析使用高階單元,則程序無法自動轉換單元類型,需要手動轉換。
上面所述的是利用ANSYS作為隱式求解器時的操作方法。我們知道,近幾年來,LSTC公司不斷加強LS-DYNA程序本身的隱式分析能力,所以我們也可以利用LS-DYNA本身的隱式求解器來完成隱式分析,也基本有兩種方法:
1、進行隱式分析時,涉及的關鍵字主要有:
*control_implicit_solver
*control_implicit_general
*control_implicit_solution
*control_implicit_auto
*control_implicit_dynamics
等。在這些命令中,設置隱式求解的求解方法(波前、迭代)、時間步長等控制參數。
在dyna的輸入文件中加入下列命令,
*interface_springback_nike3D
在該關鍵字中,聲明需要進行應力初始化的part號,完成隱式求解后,生成一個nikin文件,包含了相關part的應力應變信息。
在后續(xù)的顯式分析中,在inputdeck中加入下列命令,
*include
nikin
程序就會自動將存在應力、應變的相關part導入,進行顯式分析。
2、另外,可以LS-DYNA的動力松弛方式來對某一構件進行應力初始化。
相關的關鍵字為:
*DEFINE_CURVE
將此卡片的SIDR參數設置為1即可啟動動力松弛分析。
*CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION
此卡片在隨后的顯式分析中用來進行應力初始化操作。
*LOAD_BODY_RX(RY、RZ)等
運行后收斂的結果即為初始化應力,同時生成動力松弛文件drdisp.sif,該文件與drelax文件結構、用法完全一致,只是精度上較差。
建議:使用ANSYS作為隱式求解器,因為它的隱式功能和計算精度都優(yōu)于LS-DYNA。
21利用LS-DYNA進行接觸分析應該注意的一些問題
在定義材料特性時確保使用了協(xié)調單位。不正確的單位將不僅決定材料的響應,而且影響材料的接觸剛度。
確保模型中使用的材料數據是精確的。大多數非線性動力學問題的精度取決于輸入材料數據的質量。多花點時間以得到精確的材料數據。
對所給模型選擇最合適的材料模型。如果不能確定某個part的物理響應是否應該包含某個特殊特性 (例如:應變率效應),定義一種包含所有可能特點的材料模型總是最好的。
在兩個接觸面之間不允許有初始接觸,確保在定義接觸的地方模型沒有任何重疊。
總是使用真實的材料特性和殼厚度值,接觸面的材料特性和幾何形狀被用來決定罰剛度。
在相同的part之間不要定義多重接觸。
對殼單元,除非需要接觸力否則使用自動接觸。
無論何時盡可能使用自動單面接觸 (ASSC),此接觸是最容易定義的接觸類型而不花費過多的CPU 時間。
在求解之前列示所定義的接觸面以保證定義了合適的接觸。
避免單點載荷,它們容易引起沙漏模式。既然沙漏單元會將沙漏模式傳給相鄰的單元,應盡可能避免使用點載荷。
在定義載荷曲線之后,使用EDLDPLOT 命令進行圖形顯示以確保其精確性.
因為LS-DYNA 可能會多算幾個微秒,將載荷擴展至超過最后的求解時間(終止時間)常常是有用的。
對準靜態(tài)問題,施加一個高于真實情況的速度常常是有利的,這能極大的縮減問題的求解時間。
不允許約束剛體上的節(jié)點,所有的約束必須加在剛體的質心 (通過 EDMP,RIGID 命令)。
22LS-DYNA求解中途退出的解決方案
LS-DYNA在求解過程中由于模型的各種問題常發(fā)生中途退出的問題,歸納起來一般有三種現象:一是單元負體積,二是節(jié)點速度無限大,三是程序崩潰。
1. 單元負體積:這主要是由于人工時間步長設置的不合理,調小人工時間步長可解決該問題。還有就是材料參數和單元公式的選擇合理問題。
2. 節(jié)點速度無限大:一般是由于材料等參數的單位不一致引起,在建立模型時應注意單位的統(tǒng)一,另外還有接觸問題,若本該發(fā)生接觸的地方沒有定義接觸,在計算過程中可能會產生節(jié)點速度無限大。
3. 程序崩潰:該現象不常發(fā)生,若發(fā)生,首先檢查硬盤空間是否已滿,二是檢查求解的規(guī)模是否超過程序的規(guī)模。最后就是對于特定的問題程序本身的問題。
當然對于程序中途退出問題原因是比較復雜的,不過對于其他一些剛開始就中斷的現象LS-DYNA都會提示用戶怎樣改正,如格式的不對,符號的缺少等等。
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