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April 30, 1999 第 13 章 总结 本章目的 1. 描述显式与隐式分析的区别 2. 回顾各个部分的注意事项 a. 建模 b. 材料 c. 接触 d. 加载 e. 概要 差别？ 对于任何用户，都要求用最小的代价来获取解 获得结果需要什么代价呢？ 差别： 计算成本 隐式分析的计算成本 模型大小 非线性程度 时间步个数 显式分析的计算成本 模型大小 临界时间步 单元边长 声波速度: 杨氏模量 密度 终止时间 ANSYS/LS-DYNA的计算时间估计 TCPU = 总的CPU时间 k = 系统因子 SGI PowerIndigo2 0.000033 CPU-sec/element SGI Crimson 100 MHz 0.00017 CPU-sec/element HP 730 0.00012 CPU-sec/element Nelem = 单元数 t = 模拟时间 例如 160 毫秒 c = 声速 例如 钢的声速为5500 毫米/毫秒 lmin = 最短的单元长度 例如 9 毫米 在两个方向的偏差与材料准则,单元类型和接触等等有关 使用不同求解器进行有限元分析的系统要求 (续)使用不同求解器进行有限元分析的系统要求 差别: 用户所做工作 使用隐式程序时用户所作工作 设法找到求解的收敛准则. 求解 如果计算不收敛,重复第一步直到 “solution is done”. 使用显式程序时用户所作工作 调整模型以近快的得到结果. 避免小单元 使用刚体 质量缩放 使用更高的速度 只能进行动态分析; 如果需要进行静态求解, 设法尽快加载,但不要过头. 在金属成形模拟中, 冲头的速度可以高于实际速度而不降低精度 检查结果以使动能有效. 经验指导 – 建模 无论何时都要尽可能的避免小单元, 因为它们将极大的降低时间步长. 如果需要小单元, 使用质量缩放来增加极限时间步长. 尽可能不用三角形/四面体/棱柱形单元.虽然程序支持它们,但不建议使用它们.为了得到最好的结果,使用立方形的砖块单元. 如果整个沙漏能超过了内能(应变能)的 5%, 在模型中使用沙漏控制. 可以在 GLSTAT 和MATSUM 文件中监测沙漏能. 另外, 可以使用全积分单元来阻止沙漏. 然而在涉及到大变形和/或弯曲问题时,这种单元可能导致结果的精度较差. 在模型中变形结果不重要的任何部分使用刚体.刚体可以节省大量的CPU时间. 经验指导 - 材料 在定义材料特性时确保使用了协调单位. 不正确的单位将不仅决定材料的响应, 而且影响材料的接触刚度. 确保模型中使用的材料数据是精确的. 大多数非线性动力学问题的精度取决于输入材料数据的质量. 多花点时间以得到精确的材料数据. 对所给模型选择最合适的材料模型. 如果不能确定某个part的物理响应是否应该包含某个特殊特性 (例如:应变率效应), 定义一种包含所有可能特点的材料模型总是最好的. 经验指导 – 接触 在两个接触面之间不允许有初始接触. 确保在定义接触的地方模型没有任何重叠. 总是使用真实的材料特性和壳厚度值,接触面的材料特性和几何形状被用来决定罚刚度. 在相同的part之间不要定义多重接触. 对壳单元,除非需要接触力否则使用自动接触. 无论何时尽可能使用自动单面接触 (ASSC). 此接触是最容易定义的接触类型而不花费过多的CPU 时间. 在求解之前列示所定义的接触面以保证定义了合适的接触. 经验指导 – 加载 避免单点载荷; 它们容易引起沙漏模式. 既然沙漏单元会将沙漏模式传给相邻的单元,应尽可能避免使用点载荷. 在定义载荷曲线之后,使用EDLDPLOT 命令进行图形显示以确保其精确性. 因为LS-DYNA 可能会多算几个微秒, 将载荷扩展至超过最后的求解时间(终止时间)常常是有用的. 对准静态问题, 施加一个高于真实情况的速度常常是有利的. 这能极大的缩减问题的求解时间. 不允许约束刚体上的节点. 所有的约束必须加在刚体的质心 (通过 EDMP,RIGID 命令). 经验指导 – 概要 为了增加极限时间步长和降低求解时间在大多数问题中使用质量缩放. 检查 LS-DYNA 输出窗口以保证质量增加的百分比是小的 输出所有的能量数据. 确保计算了沙漏、阻尼和接触能. 这些信息对于监测求解精度和调试问题是有用的. 对于材料特性，长度和时间使用协调单位. 如果单位不正确, 一般来说模型将发散。 使用 LS-DYNA 控制开关来监测求解. 经常使用开关 sw2 来检查运行进程. 如果模型开始发散使用 sw1 来终止分析. 学会怎样使用 LS-TAURUS. 使用 EDOPT 命令来得到