關于lsdyna的時間步和質量縮放及如何設置計算時間

2016-11-15 by:CAE仿真在線來源:互聯網

Ls-dyna采用的顯示中心差分法是有條件穩定的,只有當時間步小于臨界時間步時穩定。臨界時間步由lsdyna自動計算。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在計算時間步時檢查所有單元,而整個有限元模型的計算時間步長為最小尺寸單元的時間步長,當模型的質量不好時尤其是有很多小單元存在,此時計算時間會成倍的增加,為減小計算量,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,加大實際計算時間步,由時間步與單元尺寸、密度及彈性模量的關系可知,要改變時間步,必要改變這三個量,而有限元模型已經是不能變了,所有單元尺寸不變,而彈性模量也不能變,因為計算中需要使用真實的彈性模量,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,有兩種質量縮放方案,

(1)DT2MS為正時

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

(2)DT2MS為負時

質量縮放只用于小于指定時間步長的單元。如上例中,只調整時間不長小于1.2E-6單元的密度。

使用質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,比如導致有限元模型整體質量的增加,當需要考慮模型的慣性效應時,應該對增加質量的百分比進行控制(同時還要考慮接觸的穩定性),即不可任意地設置實際計算時間步長,一般情況下,應該控制質量增加百分比在5%之內,在lsdyna運行窗口中有該參數的顯示。

在補充一點TSSFAC和DT2MS,TSSFAC是時間步縮放因子,其數值一般是0.9到0.67之間,其作用是增強計算的穩定性,DT2MS是設置的人工時間步,dyna真正在計算時的時間步為TSSFAC*DT2MS,。同樣的實際計算時間步,通過這兩個參數,可以有多種組合,根據我個人的理解,比如減小DT2MS的絕對值,同時增大TSSFAC的數值,這樣保證兩數的乘積不變,就保證了實際計算時間步不變,保證了計算的穩定性,同時DT2MS絕對值變小了,需要進行質量縮放的單元也減少了,整個模型增加的質量也會變少,保證了計算結果的可靠性。

下面再講講計算時間,新手總是對如何設計計算時間很困惑,對計算時間和時間步長也總是搞不清楚,計算時間和實際計算耗時又是不同的概率,先講計算時間,比如算碰撞,假設單位為秒,一車體模型以每秒30米的初速度撞向10外的墻,設置的計算時間怎么也得大于1/3吧,不然車還沒撞到墻,計算已經結束了,這種情況下,可先設計算時間為0.5秒,結果出啦后感覺不夠,在通過重啟動的方法增加計算時間。

設置計算時間的卡片如下,

*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDNEG ENDMAS
0.01099999 0 0.0
ENDTIM 即設置計算時間的卡片。

另計算實際耗時是另外一個概念,你設置了0.5秒的計算時間,實際dyna在計算時可能消耗數個小時,這就是實際計算耗時。

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

(注:部分內容出自趙海鷗 LS-DYNA動力分析指南。)

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才