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

2016-11-15 by:CAE仿真在線來源: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)時間步小于臨界時間步時穩(wěn)定。臨界時間步由lsdyna自動計(jì)算。它依賴于單元長度和材料特性,與單元尺寸大小、密度開根號成正比,與彈性模量開根號成反比。

lsdyna在計(jì)算時間步時檢查所有單元,而整個有限元模型的計(jì)算時間步長為最小尺寸單元的時間步長,當(dāng)模型的質(zhì)量不好時尤其是有很多小單元存在,此時計(jì)算時間會成倍的增加,為減小計(jì)算量,需要人為地控制lsdyna時間步長,此時在不改變有限元模型的前提下,加大實(shí)際計(jì)算時間步,由時間步與單元尺寸、密度及彈性模量的關(guān)系可知,要改變時間步,必要改變這三個量,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,那么剩下來能變的只有密度了,這也是改變時間步稱為質(zhì)量縮放的原因。

lsdyna通過*CONTROL_TIMESTEP卡片中的DT2MS來人為的控制時間步長,通過輸入期望的人工時間步長,程序自動增加對應(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

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

(2)DT2MS為負(fù)時

質(zhì)量縮放只用于小于指定時間步長的單元。如上例中,只調(diào)整時間不長小于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,應(yīng)該對增加質(zhì)量的百分比進(jìn)行控制(同時還要考慮接觸的穩(wěn)定性),即不可任意地設(shè)置實(shí)際計(jì)算時間步長,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)置的人工時間步,dyna真正在計(jì)算時的時間步為TSSFAC*DT2MS,。同樣的實(shí)際計(jì)算時間步,通過這兩個參數(shù),可以有多種組合,根據(jù)我個人的理解,比如減小DT2MS的絕對值,同時增大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)算時間步不變,保證了計(jì)算的穩(wěn)定性,同時DT2MS絕對值變小了,需要進(jìn)行質(zhì)量縮放的單元也減少了,整個模型增加的質(zhì)量也會變少,保證了計(jì)算結(jié)果的可靠性。

下面再講講計(jì)算時間,新手總是對如何設(shè)計(jì)計(jì)算時間很困惑,對計(jì)算時間和時間步長也總是搞不清楚,計(jì)算時間和實(shí)際計(jì)算耗時又是不同的概率,先講計(jì)算時間,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)算時間怎么也得大于1/3吧,不然車還沒撞到墻,計(jì)算已經(jīng)結(jié)束了,這種情況下,可先設(shè)計(jì)算時間為0.5秒,結(jié)果出啦后感覺不夠,在通過重啟動的方法增加計(jì)算時間。

設(shè)置計(jì)算時間的卡片如下,

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

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

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

(注:部分內(nèi)容出自趙海鷗 LS-DYNA動力分析指南。)

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