ls-dyna知识.doc

一、关于dyna中材料失效准则的定义 有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。需要用到 *mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。1、材料的通用性破坏准则：材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是 *MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。注意：屈服不是失效。2、单元失效模拟的功能与目的单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。而所谓单元生死技术，是上述基本概念在有限元程序中的一个“打包”应用。它除了让单元不再参与计算外，一般还有一个重要的附加功能，就是对仅和“被杀死”单元相连的“孤岛”节点，让其自由度不再参与整体结构计算，以减少计算困难。而后来有限元程序的前后处理又不断改进，可以做到在后处理里面“看不到”已杀死的单元，这样就显得更加真实。但正因为这些包装，使得很多人反而忘记了所谓单元生死技术的基本概念。 所以，不要被单元生死吓到，即便是有限元程序不提供“单元生死”功能，通过适当的设计单元质量、刚度和应力应变矩阵，也可以实现单元生死同样的效果。至于构件的部分或局部破坏（诸如钢筋的断裂），更是有多种实现方法，使用者可以灵活掌握。3、关于关键字参数这个参数有两行参数，第一行：MID（MID - 待失效的材料编号），excl（排除数字，任意假设）；第二行：PFAIL（失效压力），SIGPI（失效主应力），SIGVM（失效等效应力，一般指抗拉强度），EPSPI（失效主应变），EPSSH（失效剪应变），SIGTH（极限应力），IMPULSE（失效应力冲量），FAILTM（失效时间）。 其中excl为排除数字，这个数字可以任意定义，如果第二行某个参数和这个数据相同，那么该参数定义的失效准则就被忽略。（第二行可以定义很多准则）。不选用其它失效准则不能留空，必须要填排除数字。关于 PFAIL 关键字的说明：此关键字表示物体的静水压破坏，即各个方向受到相同压力时的破坏准则，其中压为正，拉为负，一般材料尤其是混凝土材料都是拉伸破坏，故此参数一般定义为负数，对于大小比较的是代数值的大小，因此当低于此准则即拉应力超过允许数值，材料即宣告破坏（类似抗压强度）。当实际的静水压力（其实应该是拉力）小 (大？) 于此值（代数大小），材料即宣告破坏。除最后一个是关于时间的破坏准则外，其余的六个破坏准则都是正数，表示拉力，当计算的数值大于此值时材料失效删除。4、关于材料失效; 压缩破坏在这个关键字中无法体现，要想施加压缩破坏准则，必须要自己定义关键字参数，即进行二次开发。另外，需要说明的是，动态破坏的基本特性是时率相关性和损伤积累性，损伤这一块，特别是微观上真实的损伤，而不是宏观上的唯象损伤，DYNA几乎是空白，所以就需要自定义材料了。 另外，应力波的破坏形式有两种，即拉伸破坏和剪切破坏，很少有材料是压缩破坏的，因为还没有达到压缩破坏的阀值的时候可能由于泊松比导致的侧向拉力已经达到了极限，所以混凝土材料真正的压缩强度是多少没有人知道。5、参数的使用范围 关键字的使用范围只是单点积分的 2d 和 3d 的实体单元。6、关于材料失效与裂纹在 DYNA 中，材料一旦失效就被自动的删除，而结构之所以出现裂缝或者破碎，是因为结构单元中一部分单元失效，另一部分未失效，这些未失效的部分被孤立就形成了破碎。裂纹的形成有两种方式，一种是定义单元失效准则（*mat_add_erosion关键字），这种在定义的时候裂纹部位的网格必须足够的密，否则大量单元时效对结算结果会有较大影响；另一种是定义节点约束失效形成裂纹，方法是单元之间不是通过共节点进行连接，而是相互独立的，通过定义失效约束进行连接，这种方法的问题在于建立模型的过程比较复杂。二、Ls-Dyna 负体积问题对于承受很大变形的材料，比如说泡沫，一个单元可能变得非常扭曲以至于单元的体积计算得到一个负值。这可能发生在材料还没有达到失效标准前。对一个拉格朗日 (Lagrangian) 网格在没有采取网格光滑 (mesh smoothing) 或者重划分 (remeshing) 时能适应多大变形有个内在的限制。LS-DYNA 中计算得到负体积 (negative volume) 会导致计算终止，除非在 *control_timestep 卡里面设置 ERODE 选项为 1，而且在*control_termination 里设置 DTMIN 项为任何非零的值，在这种情况下，出现负体积的单元会被删掉而且计算继续进行 (大多数情况)。有时即使ERODE 和 DTMIN 按上面说的设置了，负体积可能还是会导致因错误终止。有助于克服负体积的一些方法如下： * 简单的把材料应力应变曲线在大应变时硬化。这种方法会非常有效。* 有时候修改初始网格来适应特定的变形场将阻止负体积的形成。此外，负体积通常只对非常严重的变形情况是个问题，而且特别是仅发生在像泡沫这样的软的材料上面。* 减小时间步缩放系数 (timestep scale factor)。缺省的 0.9 可能不足以防止数值不稳定。* 避免用全积分的体单元 (单元类型 2 和 3)，它们在包含大变形和扭曲的仿真中往往不是很稳定。全积分单元在大变形的时候鲁棒性不如单点积分单元，因为单元的一个积分点可能出现负的 Jacobian 而整个单元还维持正的体积。在计算中用全积分单元因计算出现负的 Jacobian 而终止会比单点积分单元来得快。* 用缺省的单元方程 (单点积分体单元) 和类型 4 或者 5 的沙漏 (hourglass) 控制 (将会刚化响应)。对泡沫材料首先的沙漏方程是：如果低速冲击 type 6，系数 1.0; 高速冲击 type 2 或者 3。* 对泡沫用四面体 (tetrahedral) 单元来建模，使用类型 10 体单元。* 增加 DAMP 参数 (foam model 57) 到最大的推荐值 0.5。* 对包含泡沫的接触，用 *contact 选项卡 B 来关掉 shooting node logic。* 使用 *contact_interior 卡 用 part set 来定义需要用 contact_interior 来处理的 parts，在 set_part 卡 1 的第 5 项 DA4 来定义 contact_interior 类型。缺省类型是 1，推荐用于单一的压缩。在版本 970里，类型 1 的体单元可以设置 type=2，这样可以处理压缩和剪切混合的模式。* 如果用mat_126，尝试 ELFORM=0 * 尝试用 EFG 方程 (*section_solid_EFG)。因为这个方程非常费时，所以只用在变形严重的地方，而且只用于六面体单元。三、Ls-Dyna 软件简介 1.4 单元1.4.1 单元类型LS-DYNA有7种单元类型：(1) LINK160：桁架单元(2) BEAM161：梁单元(3) SHELL163：薄壳单元(4) SOLID164：块单元(5) COMBI165：弹簧与阻尼单元(6) MASS166：结构质量(7) LINK167：缆单元所有显式动力单元为三维的，每种单元都可用于几乎所有材料模型，都有几种不同算法，均具有一个线性位移函数，目前尚没有具有二次位移函数的高阶单元。每种显式动力单元缺省为单点积分。LINK160单元 3D 圆杆单元用来承受轴向载荷，用 3 个节点定义单元，第 3 个节点用来定义杆的初始方向，见图 1.1。BEAM161 梁单元由于不产生应变，此 3D 梁适用于刚体旋转，用 3 个节点定义此单元，见图 1.2。 可以定义几种标准梁截面，见图 1.3。 SHELL163 薄壳单元Shell163 有 11 种不同算法，最重要的几种有：(1) Belytschko-Tsay (BT，KEYOPT(1)=2，default)： a.简单壳单元； b.非常快； c. 翘曲时易出错。(2) Belytschko-Wong-Chiang (BWC，KEYOPT(1)=10)： a. 速度是BT单元的1.25倍； b. 适用于翘曲分析； c. 推荐使用。(3) Belytschko-Leviathan (BL，KEYOPT(1)=8)： a. CPU 时耗为 BT 单元的 1.4 倍； b. 第一个具有物理沙漏控制的单元。(4) S/R co-rotational Hughes-Liu (S/R CHL，KEYOPT(1)=7)： a. 没有沙漏的壳单元； b. CPU为 8.8 * BT。SHELL163 膜单元算法 有两种膜单元算法：(1) Belytschko-Tsay-Membrane (KEYOPT(1)=5)：具有单点积分的膜单元算法。(2) Fully integrated Belytschko-Tsay-Membrane (KEYOPT(1)=9)：具有4个积分点的膜单元算法。 SOLID164 8 节点六面体单元 可以选择两种算法：(1) 单点积分； a. 对大变形问题十分有效； b. 需要沙漏控制；(2) 完全积分 (2x2x2 积分)； a. 求解慢，但无沙漏； b. 使用大的泊松比时谨慎；建议不用退化四面体单元，对于显式动力分析最好用映射网格，拖拉出的带金字塔形网格也可以。 COMBI165弹簧阻尼单元用两个节点定义，可以与所有其他单元联结，具有平动和扭动自由度。这种单元能够应用复杂的非线性力-位移关系。由于 COMBI165 只具有弹簧与阻尼选项，对于弹簧、阻尼组合体必须分别定义两个单元。MASS166 Mass ElementMASS 166 是一个有9个自由度的点质量单元：在x，y，z方向的平动、速度、加速度，单元还有针对旋转惯性，但没有质量的选项。这种单元用来整车碰撞建模，代替其中许多部件没有建模的大型模型质量。 LINK167 缆单元三节点仅拉伸单元，第3个节点确定单元初始方向，用于缆绳建模，见图 1.8。1.4.2 单元划分时注意事项(1)避免使用小的单元，以免过小的时间步长。如果要用，则同时使用质量缩放。(2)尽量减少使用三角形 / 四面体 / 棱柱单元。(3)避免锐角单元与翘曲的壳单元，否则会降低计算精度。(4)在需要沙漏控制的地方使用全积分单元。但是全积分六面体单元可能产生体积锁定 (由于泊松比达到 0.5) 和剪切锁定 (例如，简支梁的弯曲)。1.4.3 简化积分LS-DYNA 中所有的显式动力单元缺省为简化积分，一个简化积分单元是一个使用最少积分点的单元，一个简化积分块单元具有在其中心的一个积分点；一个简化壳单元在面中心具有一个积分点。而全积分块与壳单元分别具有 8 个和 4 个积分点。在显式动力分析中最耗 CPU 的一项就是单元的处理，由于积分点的个数与 CPU 时间成正比，所有的显式动力单元缺省为简化积分，除了节省 CPU，单点积分单元在大变形分析中同样有效，LS-DYNA 单元能承受比隐式单元更大的变形。简化积分单元有两个缺点：(1) 出现零能模式 (沙漏)。(2) 应力结果的精确度与积分点直接相关。1.4.4 沙漏沙漏是一种以比结构全局响应高的多的频率震荡的零能变形模式，沙漏模式导致一种在数学上是稳定的，但在物理上是不可能的状态。它们通常没有刚度，变形呈现锯齿形网格。单点积分单元容易产生零能模式，沙漏的出现会导致结果无效，应尽量避免和减小。如果总的沙漏能大于模型内能的10%，这个分析就有可能是失败的，有时侯即使 5% 也是不允许的。LS-DYNA 有以下方法控制沙漏:1 避免单点载荷。单点载荷容易激发沙漏。2 用全积分单元。全积分单元不会出现沙漏，用全积分单元定义模型的一部分或全部可以减少沙漏。3 全局调整模型体积粘性。沙漏变形可以通过结构体积粘性来阻止，可以通过控制线性和二次系数，从而增大模型的体积粘性。四、Ls-Dyna resources: (more than 100 examples)LS-DYNA各版本下载及破解分类: CAE, 作者: MagicWolf, 热度: 35% 首先是下载，可以进入官方服务器下载各版本： /user 用户名：user 密码：computer 里面可以下载到ls-dyna各种版本及相关的一些资料，很多都是免费的 若支持正版，请找中国代理商购买许可证，若支持盗版，请接着往下看:用hexworks等十六进制编辑软件操作 ls971_s_r31_win32_p_crack 查找hex E878520000 83C4108945A08B450883380274088B4D088339037507 更换成 9090909090 83C4108945A08B450883380274088B4D088339037507 注意，这里“E878520000 ”及“9090909090”后的空格是我加的，查找的时候不要加。下同查找hex E864100000 83C4108945F8837DF8007405E99F000000 更换成 9090909090 83C4108945F8837DF8007405E99F000000 ls971_d_r31_win32_p_crack 查找hex E811570000 83C410998945908955948B4508898510FDFFFF8B8D10FDFFFF 替换成 9090909090 83C410998945908955948B4508898510FDFFFF8B8D10FDFFFF 查找hex E864100000 83C4108945F8837DF8007405E99F0000006 A00E859DC350083C4048945C0 替换成 9090909090 83C4108945F8837DF8007405E99F0000006 A00E859DC350083C4048945C0 mpp971_s_7600.1224.exe 查找HEX E8EA8500008 98424AC000000488B842450030000833 802740D488B842450030000833803750B 替换为 9090909090 898424AC000000488B842450030000833 802740D488B842450030000833803750B 查找HEX E802150000 89442434837C2434007405E9C90000003 3C9E8CBFF44004889842488000000488D8C2488000000E876004500 替换为 9090909090 89442434837C2434007405E9C90000003 3C9E8CBFF44004889842488000000488D8C2488000000E876004500ls971_d_R4.2_win32_p E832A20000 83C4 10998945908955948B4508898548FDFF 改成 9090909090 83C4 10998945908955948B4508898548FDFF E8D40B0000 83C4108945F8837DF8007405E982000000C745F8 改成 90909090908 3C4108945F8837DF8007405E982000000C745F8 ls971_s_R4.2_win32_p E8 F0 9C 00 00 83 C4 10 89 45 A0 8B 45 08 83 38 02 74 08 8B 4D 08 83 39 03 75 07 C7 45 A0 00 00 00 00 68 98 D7 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 89 45 A0 8B 45 08 83 38 02 74 08 8B 4D 08 83 39 03 75 07 C7 45 A0 00 00 00 00 68 98 D7 E8 D4 0B 00 00 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 82 00 00 00 C7 45 F8 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 82 00 00 00 C7 45 F8 ls971_d_R3.2.1_win32_p E8 D3 5C 00 00 83 C4 10 99 89 45 90 89 55 94 8B 45 08 89 85 10 FD FF FF 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 99 89 45 90 89 55 94 8B 45 08 89 85 10 FD FF FF E8 6A 11 00 00 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 A2 00 00 00 6A 00 E8 D2 00 00 00 83 C4 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 A2 00 00 00 6A 00 E8 D2 00 00 00 83 C4 ls971_s_R3.2.1_win32_p E8 7B 58 00 00 83 C4 10 89 45 A0 8B 45 08 83 38 02 74 08 8B 4D 08 83 39 03 75 07 C7 45 A0 00 00 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 89 45 A0 8B 45 08 83 38 02 74 08 8B 4D 08 83 39 03 75 07 C7 45 A0 00 00 E8 6A 11 00 00 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 A2 00 00 00 6A 00 E8 D2 00 00 00 83 C4 改成 90 90 90 90 90 83 C4 10 89 45 F8 83 7D F8 00 74 05 E9 A2 00 00 00 6A 00 E8 D2 00 00 00 83 C4ls971_s_R3_1_winx64_p-crack E8413A0000 8BD88B450083F802740583F8037502 9090909090 8B