LS-DYNA中负体积产生的原因

2016-09-25 by:CAE仿真在线来源:互联网

负体积是由于单元畸变引起的,当单元本身变形过大或者不合理时,某个或某些节点穿透所属单元的面跑到外面,接着便产生负体积。

负体积的产生和时间步设置、网格质量、材料、载荷条件、接触等都可能有关系,可能的原因和解决的方法大概有几种:

▲材料参数设置有问题。选择合适的材料模型,并注意单位的协调。

▲网格质量不好。高质量的网格可以使之能容纳更大的变形从而防止负体积的发生,建议在容易出现大变形的地方细化网格。

▲时间步长设置步够合理。默认的时间步长因子0.9可能对防止数值计算的不稳定不够有效。减少时间步长因子(比如从0.9减小到0.6或更小),可以防止负体积的产生,这通常是一个有效的方法。

▲太高的局部接触力。不要将力施加在单一节点上,最好分散到几个节点上以压力的方式等效施压。

▲使用全积分实体单元。在大变形和大扭曲情况下,全积分单元相对于单点积分单元计算不够稳定,因为一个负雅可比行列式可以在一个积分点发生,所以全积分单元比单点积分发生负的雅可比行列式更快。建议使用默认的单元方程式(单点积分)加上沙漏控制。

▲接触设置不合理。单面搜索的接触方式相对于双面搜索虽然节省了计算时间,但很容易因为面的方向不确定而导致负体积的产生,因此在不能确定面的方向时建议使用双面搜索。适当提高接触刚度也可以防止负体积的产生。

▲另外也可以采用ALE或是Euler单元算法,用流固耦合功能代替接触,控制网格质量,例如承受压力的单元在受力方向比其他方向尺寸长。