LS-Dyna碰撞分析資料

1、LS-DYNA 碰撞分析調(diào)試LS-DYNA碰撞計(jì)算模型的主要檢查、調(diào)試項(xiàng)目有：a、質(zhì)量增加百分比小于5%；b、總沙漏能小于5%；c、滑移界面能；d、檢查各部件之間的連接、接觸關(guān)系是否定義正確，檢查模型的完整性；e、檢查數(shù)值輸出的穩(wěn)定性。一、質(zhì)量縮放Mass scale的檢查：質(zhì)量縮放對(duì)于時(shí)間步長(zhǎng)小于控制卡片中設(shè)置的最小時(shí)間步長(zhǎng)的單元，我們通常采取增加單元材料密度的方法來(lái)增大其時(shí)間步長(zhǎng)，以減短模型的計(jì)算時(shí)間。關(guān)于LS-DYNA中單元時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算方法請(qǐng)參見(jiàn)附錄一。1、初步檢查。讓模型在dyna中運(yùn)行2個(gè)時(shí)間步，在Hyper view中調(diào)出glstat文件并檢查mass scaling項(xiàng)（質(zhì)量增加

2、應(yīng)該小于5%）；調(diào)出matsum文件并檢查各部件的質(zhì)量增加情況，對(duì)于質(zhì)量增加過(guò)大以及有快速增長(zhǎng)趨勢(shì)的部件應(yīng)檢查此部件的網(wǎng)格質(zhì)量和材料參數(shù)設(shè)置（質(zhì)量增加一般是由于單元的特征長(zhǎng)度太小或者是材料參數(shù)E、設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致該單元的時(shí)間步長(zhǎng)低于控制卡片中設(shè)置的最小時(shí)間步長(zhǎng)，從而引起質(zhì)量縮放）。2、全過(guò)程檢查。調(diào)整模型使其符合初步檢查的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算模型至其正常結(jié)束。再按初步檢查的要求檢查調(diào)試整個(gè)模型直至達(dá)到要求。一個(gè)計(jì)算收斂的模型在其整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，最大質(zhì)量縮放應(yīng)小于總質(zhì)量的5% 。二、沙漏能Hourglass energy的檢查：沙漏能的出現(xiàn)是因?yàn)槟Ｐ椭胁捎昧丝s減積分引起的，我們常用的B-T單元采用的是面內(nèi)單

3、點(diǎn)積分，這種算法會(huì)引起沙漏效應(yīng)（零能模式）。具體介紹參見(jiàn)附錄二。檢查：在dyna中計(jì)算模型至其正常結(jié)束。在Hyper view中調(diào)出glstat文件并檢查energy的total energy 、Hourglass energy兩項(xiàng)，整個(gè)計(jì)算過(guò)程中沙漏能應(yīng)小于總能量的5% 。三、滑移界面能sliding interface energy的檢查：滑移界面能是由摩擦和阻尼所引起的。劇烈的滑動(dòng)摩擦?xí)鸫蟮恼档幕平缑婺埽晃茨軝z測(cè)到的穿透（undetected penetrations）常常會(huì)引起大的負(fù)值的滑移截面能。詳細(xì)介紹請(qǐng)參見(jiàn)附錄三。我們通常通過(guò)sliding interface energ

4、y / knight energy來(lái)考察計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。四、模型碰撞變形模式的檢查：從碰撞動(dòng)畫(huà)來(lái)診斷計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確。1、 檢查各部件的碰撞變形是否合理；2、 檢查整個(gè)模型，是否有漏缺的重要零件（對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不容忽略的零件）；3、 檢查各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是否正確（主要是檢查鉸鏈、彈簧等聯(lián)接定義是否正確）；4、 檢查各部件之間是否有出現(xiàn)明顯穿透、干涉。五、數(shù)值輸出的檢查：主要檢查B柱加速度曲線及各主要截面力曲線等輸出數(shù)據(jù)的可靠性，這些數(shù)值應(yīng)避免出現(xiàn)嚴(yán)重的振蕩。LS-DYNA 汽車(chē)碰撞計(jì)算過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題及解決方法：癥狀一：出現(xiàn)了很大的，并且為負(fù)值的sliding interface e

5、nergy原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而Dyna計(jì)算的初始化中無(wú)法消除掉這些初 始穿透。診斷手段：刪除掉模型中所有的接觸定義，運(yùn)行2 cycle，再查看sleout文件查看穿透情況。 產(chǎn)看d3hsp文件中關(guān)于初始穿透的警告信息。解決對(duì)策：如果是兩層板的穿透，Dyna的初始穿透糾正功能可以解決部分問(wèn)題。如果是多 層板的穿透，其將無(wú)能為力。此時(shí)需要手動(dòng)的消除模型的初始穿透。癥狀二：模型的初始動(dòng)能明顯不合理診斷手段：1. 檢查d3hsp中模型的總質(zhì)量2. 檢查模型的三個(gè)方向的速度3. 檢查d3hsp中各個(gè)部件的質(zhì)量4. 剛體的質(zhì)量會(huì)合并到master部件中5. *PART_INERTI

6、A中定義的速度優(yōu)先級(jí)高于*INITIAL_VELOCITY6. 檢查matsum中各個(gè)部件的能量（動(dòng)能、沙漏能）7. 確認(rèn)定義為*PART_INERTIA的部件都定義了初速度8. 確認(rèn)定義為*PART_INERTIA的部件沒(méi)有作為合并剛體中的slave（可作為master）9. 部件出現(xiàn)很高的速度，通常是由于接觸中的初始穿透引起。癥狀三：計(jì)算異常終止原因：計(jì)算終止通常只有以下4個(gè)原因1. 輸入文件關(guān)鍵字定義錯(cuò)誤。LS-DYNA對(duì)輸入文件的格式要求十分嚴(yán)格，除默認(rèn)值外，空白行是不被允許的。注釋行必須以符號(hào)“$”開(kāi)始。2. 單元負(fù)體積。3. 節(jié)點(diǎn)速度無(wú)限大。4. 網(wǎng)格畸變嚴(yán)重，計(jì)算不收斂。5. 硬

7、盤(pán)空間不足。診斷手段：除最后一個(gè)原因外，其他的錯(cuò)誤原因都可以在message文件中找到解釋。癥狀四：體單元出現(xiàn)負(fù)體積現(xiàn)象描述：LS-dyna計(jì)算時(shí)報(bào)錯(cuò)： Error： Negative volume 原因：常出現(xiàn)在泡沫、橡膠材料定義中。1. 加載在體單元上的載荷遠(yuǎn)大于單元的剛度2. 應(yīng)力應(yīng)變曲線定義出問(wèn)題，當(dāng)dyna外推該曲線是出現(xiàn)異常3. Foam單元在回彈時(shí)出現(xiàn)負(fù)體積，在材料mat_low_density上增加一定的阻尼會(huì)有幫助。4. 使用Contact_Interior定義在FOAM模型上。5. 在實(shí)體單元上附一層Null殼單元，而后使用automatic single surface

8、contact6. Foam材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線需要是平滑的癥狀五：節(jié)點(diǎn)速度無(wú)限大現(xiàn)象描述：在動(dòng)畫(huà)模型中表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)突然從表面呈爆炸狀飛出。 LS-dyna計(jì)算時(shí)報(bào)錯(cuò)Error：Node velocity out of range原因：1. 一般是由于材料參數(shù)的單位不一致引起的，在建立模型時(shí)應(yīng)注意單位的統(tǒng)一；2. 在本該發(fā)生接觸的地方?jīng)]有定義接觸或者接觸定義錯(cuò)誤。診斷手段：按照以下的步驟1. 顯示碰撞動(dòng)畫(huà)的最后一步；2. 取出帶有發(fā)散點(diǎn)的部件3. 反轉(zhuǎn)顯示部件4. 檢查該部件的部件號(hào)5. 在前處理中，檢查該部件的網(wǎng)格，包括模型中的裂縫、單排單元等6. 檢查對(duì)應(yīng)部件的異常出現(xiàn)的過(guò)程，找到最初出現(xiàn)異

9、常的位置7. 檢查重合單元8. 檢查部件的材料和屬性9. 檢查接觸定義癥狀六：時(shí)間步長(zhǎng)太小原因：1. 在試運(yùn)行中關(guān)掉質(zhì)量縮放，檢查單元的時(shí)間步長(zhǎng)信息2. 檢查材料屬性中是否使用了正確的單位制3. 檢查Foam的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4. 檢查Beam單元的材料和屬性5. 梁?jiǎn)卧妥枘釂卧_定兩端沒(méi)有連接在零質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)上。6. 檢查是否因?yàn)槌跏即┩刚{(diào)整，導(dǎo)致了單元尺寸變化7. 如果梁?jiǎn)卧獏⑴c接觸，則也應(yīng)該offset癥狀七：模型變形模式不正常診斷手段：1. 查看整個(gè)模型的變形動(dòng)畫(huà)2. 常出現(xiàn)的問(wèn)題有，如果是做前碰分析，也需要對(duì)后部結(jié)構(gòu)的變形。因?yàn)楹蟛康慕佑|可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題3. 察看斷面，確定接觸計(jì)算沒(méi)有異常4. 察看速度、塑性應(yīng)變和應(yīng)力的變化情況癥狀八：*CONSTRAINED_EXTRA_NODES定義錯(cuò)誤現(xiàn)