本系列旨在探讨在LS-DYNA仿真分析中若干问题的解决方案和优化策略,涵盖了从4节点壳单元的质量计算,计算不稳定的原因和解决方案,包括处理复合材料和薄壳接触问题的方法,如何初始化几何图形和使用LS-PrePost进行位移输出的指导等多个方面,以帮助用户更有效地利用LS-DYNA进行工程模拟和分析。
前期:
How to | LS-DYNA使用技巧(一)
How to | LS-DYNA使用技巧(二)
How to | LS-DYNA使用技巧(三)
How to | LS-DYNA使用技巧(四)
How to | LS-DYNA使用技巧(五)
How to | LS-DYNA使用技巧(六)
How to | LS-DYNA使用技巧(七)
How to | LS-DYNA使用技巧(八)
// 对于Euler/ALE材料
历史变量
1=密度
2=第一多材料组(单元类型11)或单一欧拉材料(单元类型12)的体积百分数
3=第二多材料组(单元类型11)等的体积百分数。
如果n是多材料组的数量,则历史变量#(n+2)是通过将值1.0分配给主要由多材料组1组成的那些单元、将值2.0分配给主要由多材料组2组成的那些单元来识别各种多材料组的组件,依此类推。
如果STRFLG设置为1(已保存应变),则Euler/ALE实体单元的前六个额外历史变量为应变。因此,在这种情况下,密度将是6+1=第7个历史变量。
// 对于拉格朗日材料
额外历史变量的数量和含义取决于材料模型和单元类型。目前没有关于这个主题的全面文档。用户手册中提到了一些材料模型的额外历史变量,例如,MAT_22。对于其它材料,找出额外历史变量含义的唯一方法是对源代码进行仔细检查。在某些情况下,用户可能会对额外的历史变量感兴趣,但通常不会。
如果STRFLG设置为1(保存的应变),则拉格朗日实体单元的最后六个额外历史变量为应变。
如果您有最近的LS-PrePost可执行文件,可以通过选择Selpar>Fluid以方便的方式查看Euler/ALE材质。
写入d3plot数据库时的额外历史变量(请参阅*DATABASE_EXTENT_BINARY中的NEIPH和NEIPS)可以通过选择 Fcomp>Misc>history var#n 使用LS-POST进行显示。然后可以通过选择 History>Scalar 创建额外历史变量的时间历史图。
在用户自定义材料子程序的情形中,可以使用额外的历史变量来获得很大的好处。显然,在这种情况下,用户知道额外的历史变量是什么。在970之前版本的LS-DYNA中,umat子程序中的第一个历史变量不会作为历史变量#1存储在d3plot数据库中。存储位置取决于许多因素,例如子程序是矢量化的还是非矢量化的,单元是壳还是实体等。
// 关于这个主题的更多信息来自Lee Bindeman
“当使用矢量化子程序(即umat46v而非umat46)和3D用户定义材料(用于3D实体单元)时,无论用户定义材料是否为正交各向异性材料,都有6个历史变量自动用于变换矩阵的6项。当材料为正交各向异性时(IORTHO=1),这6个变量会自动分配,然而,当材料不是正交各向异性时(IORTHO=0),变量不是自动分配,它必须由用户定义的材料输入进行分配。因此,如果材质使用46个历史变量,则需要设置NHV=52。为了将46个历史变量写入d3plot文件,需要在 *DATABASE_EXTENT_BINARY 中通过设置 NEIPH=52 来请求 52 个额外的历史变量。
后处理时,历史变量1到6将包含转换矩阵项。如果材料是各向同性的,则这些值都为零。历史变量 7 到 52 将包含你子程序中的历史变量 1 到 46。
对于二维材质(对于壳单元),上述规则会发生更改。在这种情况下,只存储了2个转换项,因此只需要分配和请求2个额外的历史变量。
也许有一个好消息是,目前做了一个修复来消除这种混乱。该修复在版本970修订版2903及更高版本中。
使用此修复程序,不再需要使用NHV,或在d3plot文件中请求6个(或2个)额外的历史变量。只需分配想要使用的相同数量的历史变量,并请求写入d3plot文件的数量。如果材料是各向同性的(IORTHO=0),则将省略转换项,然后用户子程序中的历史变量编号将与d3plot文件中的那些匹配。然而,如果材料是正交异性的(IORTHO=1),则6(或2)个转换项将写入d3plot文件,因此用户子程序和d3pllot文件中的历史变量编号将不匹配。”
各向异性塑性模型通常用于使用壳单元(例如 *MAT_36 或 *MAT_37)的钣金冲压模拟。*MAT_103可以与壳或实体一起使用。*MAT_103_P是*MAT_103的简化,仅适用于壳单元。*MAT_157(LS-DYNA 971中的新功能)以及*MAT_103_P和*MAT_002仅适用于壳单元。
其它金属冲压材料模型:*MAT_33、*MAT42、*MAT39(与*MAT_37带FLD)。
*MAT_54(仅限壳单元)或*MAT_59(壳单元或实体单元)如果要考虑复合材料的塑性,则可以使用。
在LS-DYNA V971中,实体单元算法ELFORM 19/20与材料模型MAT_138、MAT_184、MAT_185、MAT_186(即MAT_COHESIVE_MIXED_MODE、MAT_COHESIVE_ELASTIC、MAT_COHESIVE_TH、MAT_COHESIVE_GENERAL)对应粘聚单元,其中*MAT_138需LS-DYNA V971 R3及以上版本才支持。。
对于ELFORM 19/20实体单元算法,单位面积力分量基于局部坐标系(局部z轴垂直于实体中面),其数值存储在D3PLOT文件的s_xx、s_yy和s_zz(注意此处为下划线,请看原英文)位置,不输出其它数据。
// 关于*MAT_184的备注
在 *MAT_184 中,失效仅基于单元法向方向上的拉力与单元面积之比,不考虑单元中面切线方向的力。中面取决于单元的连接情况。法向压缩不参与失效判定。
EN,ET,FN_FAIL的单位:
- EN或ET量纲为单位刚度/单位面积或单位力/(单位位移*单位面积)
- FN_FAIL表示法向失效时的拉力/单元面积。
// 用户自定义粘聚材料模型
有关"用户自定义粘聚模型"的详细信息,请参阅《LS-DYNA V971用户手册》附录R。(源文件dyn21b.f中的子程序umat41c和umat42c分别对应MAT_184和MAT_185材料模型的功能实现。)针对粘聚类用户自定义材料的特殊说明,请查阅V971用户手册中*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS章节的备注部分。