关于lsdyna的时间步和质量缩放及如何设置计算时间

2016-11-15 by:CAE仿真在线来源:互联网

Ls-dyna采用的显示中心差分法是有条件稳定的,只有当时间步小于临界时间步时稳定。临界时间步由lsdyna自动计算。它依赖于单元长度和材料特性,与单元尺寸大小、密度开根号成正比,与弹性模量开根号成反比。

lsdyna在计算时间步时检查所有单元,而整个有限元模型的计算时间步长为最小尺寸单元的时间步长,当模型的质量不好时尤其是有很多小单元存在,此时计算时间会成倍的增加,为减小计算量,需要人为地控制lsdyna时间步长,此时在不改变有限元模型的前提下,加大实际计算时间步,由时间步与单元尺寸、密度及弹性模量的关系可知,要改变时间步,必要改变这三个量,而有限元模型已经是不能变了,所有单元尺寸不变,而弹性模量也不能变,因为计算中需要使用真实的弹性模量,那么剩下来能变的只有密度了,这也是改变时间步称为质量缩放的原因。

lsdyna通过*CONTROL_TIMESTEP卡片中的DT2MS来人为的控制时间步长,通过输入期望的人工时间步长,程序自动增加对应单元的密度

*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,有两种质量缩放方案,

(1)DT2MS为正时

通过调整单元密度,使得所有单元都具有相同的时间步长,只用于惯性效应不明显时。

(2)DT2MS为负时

质量缩放只用于小于指定时间步长的单元。如上例中,只调整时间不长小于1.2E-6单元的密度。

使用质量缩放可以显着地降低求解的时间,需要注意的是,某些单元密度的增加,比如导致有限元模型整体质量的增加,当需要考虑模型的惯性效应时,应该对增加质量的百分比进行控制(同时还要考虑接触的稳定性),即不可任意地设置实际计算时间步长,一般情况下,应该控制质量增加百分比在5%之内,在lsdyna运行窗口中有该参数的显示。

在补充一点TSSFAC和DT2MS,TSSFAC是时间步缩放因子,其数值一般是0.9到0.67之间,其作用是增强计算的稳定性,DT2MS是设置的人工时间步,dyna真正在计算时的时间步为TSSFAC*DT2MS,。同样的实际计算时间步,通过这两个参数,可以有多种组合,根据我个人的理解,比如减小DT2MS的绝对值,同时增大TSSFAC的数值,这样保证两数的乘积不变,就保证了实际计算时间步不变,保证了计算的稳定性,同时DT2MS绝对值变小了,需要进行质量缩放的单元也减少了,整个模型增加的质量也会变少,保证了计算结果的可靠性。

下面再讲讲计算时间,新手总是对如何设计计算时间很困惑,对计算时间和时间步长也总是搞不清楚,计算时间和实际计算耗时又是不同的概率,先讲计算时间,比如算碰撞,假设单位为秒,一车体模型以每秒30米的初速度撞向10外的墙,设置的计算时间怎么也得大于1/3吧,不然车还没撞到墙,计算已经结束了,这种情况下,可先设计算时间为0.5秒,结果出啦后感觉不够,在通过重启动的方法增加计算时间。

设置计算时间的卡片如下,

*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDNEG ENDMAS
0.01099999 0 0.0
ENDTIM 即设置计算时间的卡片。

另计算实际耗时是另外一个概念,你设置了0.5秒的计算时间,实际dyna在计算时可能消耗数个小时,这就是实际计算耗时。

另外附一个人家以前做好的如何设置时间步的帖子http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=961262

(注:部分内容出自赵海鸥 LS-DYNA动力分析指南。)

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