Hourglass control 沙漏控制

合集下载

LS-DYNA 中沙漏控制 (Hourglass)

09.11.2015
*HOURGLASS - IHQ 沙漏控制类型 01 0：默认1，不考虑命令行 *CONTROL_HOURGLASS； 1：LS-DYNA 标准粘性方式；在材料不是特别软，或者单元有合理的形状，且网格不是太粗
糙时，类型4，5，6都能得到同样的结果。其中类型4的运行更快。
2：Flanagan-Belytschko粘度方式； 3：Flanagan-Belytschko 粘度方式，对于体单元再加精确体积积分； 4：Flanagan-Belytschko 刚度方式； 5：Flanagan-Belytschko 刚度方式，对于体单元再加精确体积积分； 6：Belytschko-Bindeman 应变联合旋转刚度方式，仅对于2D,3D体单元。此类型适用于显性及隐性算法。实际上类型6,7是用于隐性算法(Implicit)。基于弹性常数加上一个假定的应变域，当定义QM=1.0时，对于粗糙网格的弯曲它能提供精确的结果。当塑性模型的弹性极限压力的切线模量非常小于弹性模量时，小QM (0.001-0.1)会提供一个比较好的计算结果。对于某些刚度是基于弹性常数的材料，若是柔软材料，则QM应定义为小于1，若是各向异性材料，则取弹性常数的平均值。对于零材料的
09.11.2015
*HOURGLASS
• HGID: Hourglass ID; • IHQ: Hourglass control
Type; • QM: Hourglass coefficient; • IBQ: Bulk viscosity type; • Q1: Quadratic bulk viscosity coefficient; • Q2: Linear bulk viscosity coefficient; • QB: Hourglass coefficient for shell bending, default QB=QM; • VDC: Viscous damping coefficient for type 6, 7 hourglass control: • QW: Hourglass coefficient for shell warping, default QB=QW.

汽车碰撞仿真LS-DYNA控制卡片关键字.

6. CONTROL_ENERGY 用于控制沙漏能、耗散能、滑移能等的计算与否。全部设置成2，即全部参与计算。
7. CONTROL_HOURGLASS 用于沙漏的控制,通过施加附加力来阻止沙漏变形。IHQ设置为5，QH默认为0.1。
8. CONTROL_OUTPUT 用于设置输出参数。设置如下，按红色线框内设置，其余默认值。
•�� 第一列的“$”表示该行是注释行
•�� 输入的参数可以是固定格式或者用逗号分开 •�� 空格或者0 参数�� 使用该参数的默认值
控制卡片的建立
控制卡片可通过以下方式建立：
•用hypermesh在LS-DYNA模板下，选择Analysis面板点击 control cards,选择相应卡片。 •直接在key文件中输入
汽车碰撞分析LS-DYNA 控制卡片的设置
作者:张远岭
2011-4-14
控制卡片
碰撞分析控制卡片包括求解控制和结果输出控制，其中KEYWORD、 CONTROL_TERMINATION、 DATABASE_BINARY_D3PLOT是必不可少的。其他一些控制卡片如沙漏能控制、时间步控制、接触控制等则对计算过程进行控制，以便在发现模型中存在错误时及时的终止程序。后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片，并对每个卡片的作用进行说明。
下面介绍在hypermesh中给出碰撞分析中经常使用的卡片的参
数设置
控制卡片参数设置
1. KEYWORD KEY文件起始关键字。该卡片可不作任何设置。
2. TITLE 输入标题名称xxx。
3. CONTROL_ACCURACY 提高计算精度的控制卡片。设置INN值为2，其余默认，不起作用。
控制卡片参数设置

ABAQUS沙漏

Abaqus有限元分析中的沙漏效应[转]2011-09-2117:34:27|分类：有限元|字号大中小订阅1.沙漏的定义沙漏hourglassing一般出现在采用缩减积分单元的情况下：比如一阶四边形缩减积分单元，该单元有四个节点“o”，但只有一个积分点“*”。

而且该积分点位于单元中心位置，此时如果单元受弯或者受剪，则必然会发生变形，如下图a所示。

关于沙漏问题，建议看看abaqus的帮助文档，感觉讲的非常好，由浅入深，把深奥的东西讲的很容易理解。

沙漏的产生是一种数值问题，单元自身存在的一种数值问题，举个例子，对于单积分点线性单元，单元受力变形没有产生应变能--也叫0能量模式，在这种情况下，单元没有刚度，所以不能抵抗变形，不合理，所以必须避免这种情况的出现，需要加以控制，既然没有刚度，就要施加虚拟的刚度以限制沙漏模式的扩展---人为加的沙漏刚度就是这么来的。

关于沙漏现象的判别，也就是出现0能模式的方法最简单的是察看单元变形情况，就像刚才所说的单点积分单元，如果单元变成交替出现的梯形形状，如果多个这样的单元叠加起来，是不是象我们windows中的沙漏图标呢？2.ABAQUS中沙漏的控制：*SECTION CONTROLS：指定截面控制警告：对于沙漏控制，使用大于默认值会产生额外的刚度响应，甚至当值太大时有时导致不稳定。

默认沙漏控制参数下出现沙漏问题表明网格太粗糙，因此，更好的解决办法是细化网格而不是施加更大的沙漏控制。

该选项用来为减缩积分单元选择非默认的沙漏控制方法，和standard中的修正的四面体或三角形单元或缩放沙漏控制的默认系数；在explicit中，也为8节点块体单元选择非默认的运动方程：为实体和壳选择二阶方程、为实体单元激活扭曲控制、缩放线性和二次体积粘度、设置当单元破损时是否删除他们、或为上述完全破损的单元指定一标量退化参数。

等必需参数：NAME：名字可选参数：DISTORTION CONTROL：只用于explicit分析。

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置.

控制卡片参数设置
8. CONTROL_PARALLEL 并行计算控制，最大可以使用4个CPU。
9. CONTROL_SHELL
壳单元控制
10. CONTROL_TERMINATION 设置如下：
控制卡片参数设置
11. CONTROL_TERMINATION 计算终止控制卡片，控制计算终止时间。
12. DATABASE_BINARY_D3DUMP 设置如下：
汽车碰撞分析LS-DYNA 控制卡片的设置
作者:张远岭
2011-4-14
控制卡片
碰撞分析控制卡片包括求解控制和结果输出控制，其中KEYWORD、 CONTROL_TERMINATION、 DATABASE_BINARY_D3PLOT是必不可少的。其他一些控制卡片如沙漏能控制、时间步控制、接触控制等则对计算过程进行控制，以便在发现模型中存在错误时及时的终止程序。后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片，并对每个卡片的作用进行说明。
设置如下：
控制卡片参数说明
*CONTROL_TERMINATION $ ENDTIM ENDCYC DTMIN 150 0 0.0
ENDENG 0.0
ENDMAS 0.0
ENDTIM：强制终止计算时间，必选，默认0.0； ENDCYC：终止循环。在计算终止时间之前，程序达到指定循环次数即终止计算。 DTMIN：确定最小时间步长TSMIN的因子。TSMIN=DTMIN * DTSTART，其中DTSTART为程序自动确定的初始步长。当迭代步长小于TSMIN时，程序终止。 ENDENG：能量改变百分比，超过设定值则终止计算。默认0.0，不起作用； ENDMAS：质量变化百分比，超过设定值则终止计算。仅用于质量缩放DT2MS被使用时。默认0.0 ，不起作用。

汽车碰撞仿真LS-DYNA关键字

控制卡片参数说明
MS1ST：限制第一步的质量缩放，根据时间步确定质量向量一次。默认为0。
DT2MSF：决定最小时间步长的初始时间步长缩减系数，如果使用，DT2MS=-DT2MSF*△t。
DT2MSLC：在显示分析中把DT2MS指定为时间的函数，使用load-curve定义。 *CONTROL_SHELL $ WRPANG ESORT IRNXX ISTUPD THEORY 20 1 -1 0 2 全局控制壳单元参数卡片 WRPANG：最大翘曲角度，默认20度； ESORT：程序自动把退化的四边形单元处理为C0三角形单元公式； IRNXX：单元法向更新开关，该选项只对Hughe_Liu，Belytschko-Wong-Chiang,Belytschko-Tsay等公式起作用。（默认为-1，每次循环都重新计算单元方向）。 ISTUPD：单元厚度改变选项。该选项对所有壳单元变形有影响。 BWC MITER 2 1 PROJ
12. DATABASE_BINARY_D3DUMP 设置如下：
13. DATABASE_BINARY_D3PLOT 设置如下：
控制卡片参数设置
14. DATABASE_BINARY_D3THDT 设置如下：
15. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下：
16. DATABASE_EXTENT_BINARY 设置如下：
控制卡片参数设置
8. CONTROL_PARALLEL 并行计算控制，最大可以使用4个CPU。
9. CONTROL_SHELL
壳单元控制
10. CONTROL_TERMINATION 计算终止控制卡片，控制计算终止时间，设置如下：
控制卡片参数设置
11. CONTROL_TIMESTEP 计算时间步长相关参数

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置

控制卡片参数说明
*CONTROL_TIMESTEP(时间步长控制卡片) $ DTINIT TSSFAC ISDO TSLIMT DT2MS LCTM ERODE MSIST 0.0 0.9 2 0.0 -0.001 0 1 1 $ DT2MSF DT2MSLC 计算所需时间步长时，要检查所有的单元。出于稳定性原因，用0.9（缺省）来减小时间步：Δt = 0.9 l/c ，特征长度l，和波的传播速度c，都与单元的类型有关。 DTINIT：初始时间步长，如为0.0，由DYNA自行决定初始步长； TSSFAC：时间步长缩放系数，用于确定新的时间步长。默认为0.9，当计算不稳定时，可以减小该值，但同时增加计算时间； ISDO：计算4节点壳单元时间步长的（不同的值对应特征长度的不同算法，推荐使用2，因为此选项可以获得最大的时间步长，但有三角形单元存在时会导致计算不稳定）； TSLIMT：壳单元最小时间步分配 ,使单元的时间步长控制在最小时间步长之上；只适用于使用 *mat_plastic_kinematic,*mat_power_law_plasticity*mat_strain_rate_dependent_plasticity,*mat_piecewise_linear_pla sticity等材料模型的壳单元，不建议使用该选项，因为使用DT2MS选项更好。 DT2MS：因质量缩放计算得到的时间步长。当设置为一个负值时，初始时间将不会小于TSSFAC*|DT2MS|。质量只是增加到时间步小于TSSAFC*|DT2MS|的单元上。当质量缩放可接受时，推荐用这种方法。用这种方法时质量增加是有限的，过多的增加质量会导致计算终止。当设置为正值时，初始时间步长不会小于DT2MS。单元质量会增件或者减小以保证每一个单元的时间步都一样。这种方法尽管不会因为过多增加质量而导致计算终止，但更难以作出合理的解释。默认为0.0，不进行质量缩放； LCTM：限制最大时间步长的Load-curve,该曲线定义最大允许时间步长和时间的关系（可选择）； ERODE：当计算时间步长小于TSMIN（最小时间步长）时体单元和t-shell被自动删除。

Abaqus有限元分析中的沙漏效应

Abaqus有限元分析中的沙漏效应[转]2011-09-21 17:34:27| 分类：有限元 | 标签： |字号大中小订阅1. 沙漏的定义沙漏hourglassing一般出现在采用缩减积分单元的情况下：比如一阶四边形缩减积分单元，该单元有四个节点“o”，但只有一个积分点“*”。

而且该积分点位于单元中心位置，此时如果单元受弯或者受剪，则必然会发生变形，如下图a所示。

关于沙漏问题，建议看看abaqus的帮助文档，感觉讲的非常好，由浅入深，把深奥的东西讲的很容易理解。

关于沙漏现象的判别，也就是出现0能模式的方法最简单的是察看单元变形情况，就像刚才所说的单点积分单元，如果单元变成交替出现的梯形形状，如果多个这样的单元叠加起来，是不是象我们windows中的沙漏图标呢？ABAQUS中沙漏的控制：*SECTION CONTROLS：指定截面控制警告：对于沙漏控制，使用大于默认值会产生额外的刚度响应，甚至当值太大时有时导致不稳定。

默认沙漏控制参数下出现沙漏问题表明网格太粗糙，因此，更好的解决办法是细化网格而不是施加更大的沙漏控制。

等必需参数：NAME：名字可选参数：DISTORTION CONTROL：只用于explicit分析。

Ls_dyna 沙漏控制考试试题

Ls_dyna 沙漏控制考试试题一、选择题1、沙漏能影响和以及单元，但不能影响三角形壳单元和梁单元。

A、实体单元B、四边形单元C、一维单元D、二维单元2、一般情况下，如果沙漏能量超过总能量的，那么就需要调整沙漏控制，以保证计算结果的精度。

A、10%B、15%C、20%D、25%3、沙漏模式是一种非物理的变形模式，产生零应变和应力。

A、超能B、零能C、刚性D、柔性4、如果系统计算沙漏能并将其输出，必须设置关键字*CONTROL_ENERGY中的控制参数HGEN = 。

A、2B、3C、4D、55、在*SECTION_SHELL中，没有沙漏模式的壳单元公式和。

A、1B、2C、6D、76、如果不考虑计算成本，使用单元的方法，可以有效地控制沙漏现象。

A、全积分B、单点积分C、缩减积分D、选择性缩减积分7、在关键字*CONTROL_HOURGLASS全局控制沙漏中，QH一般取值范围之间，如果超过这个范围将引起计算不稳定。

A、0—0.05B、0.05—0.15C、0.15—0.20D、0.20—0.258、如果需要针对每个PART单独控制，需要定义关键字。

A、*PARTB、*CONTROL_HOURGLASSC、*CONTROL_ENERGYD、*HOURGLASS9、在关键字*HOURGLASS中设定沙漏系数是项。

A、IBQB、QMC、Q1D、Q210、在Ls_dyna关键字*CONTROL_HOURGLASS全局控制沙漏中，QH默认值是。

A、0.1B、1C、0.01D、0.001选择题参考答案：1、ABD2、A3、B4、A5、CD6、AD7、B8、D9、B 10、A二、有限单元单点积分方法可以大幅度降低计算成本，但容易沙漏模式，产生一种自然振荡并且比所有结构响应的同期短得多。

沙漏变形没有刚度并产生锯齿形外形，由此使计算结果不正确。

请回答有哪些方法可以有效地控制沙漏现象？参考答案：控制沙漏现象的方法：1、使用均匀网格，避免在单点上集中加载；2、调整模式的体积粘性；3、使用单元的全积分方法；4、增加模型的弹性刚度；5、局部增加模型刚度；。

汽车碰撞精确分析LSDYNA控制卡片设置

THKCHG：在单面接触时考虑壳厚度的改变（默认时不考虑）。
ORIEN：在初始化时可选择性的对接触面部分自动再定位。
控制卡片参数说明
ENMASS:接触单元被腐蚀的质量处理。0-节点被移除，1-体单元节点被保留，2-体单元壳单元节点被保留。 USRSTR：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触控制子程序。 USRFRC：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触摩擦子程序。 NSBCS：接触搜寻的循环数（使用三维Bucket分类搜索），推荐使用默认项。 INTERM：间歇搜寻主面和从面接触次数。 XPENE：接触面穿透检查最大乘数，默认4.0。 SSTHK：在单面接触中是否使用真实壳单元厚度，默认0,不使用真实厚度。 ECDT：时间步长内忽略腐蚀接触。
16. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下：
控制卡片参数设置
17. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下：
控制卡片参数说明
*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDENG ENDMAS
150
0
0.0
0.0
0.0
SLSFAC：滑动接触惩罚系数，默认为0.1。当发现穿透量过大时，可以调整该参数；
RWPNAL：刚体作用于固定刚性墙时，刚性墙罚函数因子系数，为0.0时，不考虑刚体与刚性墙的作用，>0时，刚体作用于固定的刚性墙，建议选择1.0；
ISLCHK：接触面初始穿透检查，为0或1（默认）时，不检查。为2时，检查。
后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片，并对每个卡片的作用进行说明。
控制卡片使用规则
卡片相应的使用规则如下：

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置

沙漏问题

Guidelines to resolve hourglassing issuesPrepared by Mahesh TuragaWhat is hourglassing?Under certain loading conditions, linear reduced-integration elements can experience a pattern of nonph ysical deformation called ‘hour gl assing’. Consider a singl e first-order, reduced integration element modeling a small piece of material subjected to pure bending as shown below. Dotted visualization lines are shown passing through the single integration point in the element.As the element deforms, neither of the dotted visualization lines changes in length, and the angle between them also does not change. Therefore, all components of stress and strain at the element's single integration point are zero. This deformation mode is, therefore, a zero-energy mode because no strain energy is generated by distorting the element in this manner. The element is unable to resist this type of deformation since it has no stiffness in this mode. In coarse meshes this zero-energy mode can propagate through the mesh, producing incorrect results.ABAQUS/Explicit has first-order, reduced-integration quadrilateral and hexahedral elements that have hourglass modes. Hourglassing can, therefore, sometimes propagate through a mesh. ABAQUS/Explicit includes sophisticated controls to prevent hourglassing from being a problem in most real analyses. However, the hourglass controls work by applying corrective forces and may take a few increments to control hourglassing. In some severe cases hourglassing can propagate through the mesh before the hourglass controls can correct the problem.Original coarse mesh that causes hourglassingFine mesh with rounded edges that reduces hourglassingLooking closely at the deformation, we notice that much of the mesh has a pattern of alternating trapezoids, which indicates that hourglassing is propagating through the mesh. The problem is most pronounced near the corner that is being pushed in. In this example the hourglassing pattern is severe enough that we can readily see the problem by looking at the deformed mesh. Usually, hourglassing is not a severe problem if it is not readily visible in the deformed mesh. A more quantitative approach is to look at the history of the artificial strain energy, which is primarily the energy dissipated to control hourglassing deformation. If the artificial strain energy is excessive, too much strain energy may be going into controlling hourglassing deformation.Quantitative measures to find hourglassing:Look at the history of artificial strain energy, ALLAE which is primarily the energy dissipated to control hourglassing dissipation. To determine what amount of artificial energy is considered excessive, compare the artificial strain energy to the other internal energies. As a general rule, the ratio of ALLAE to ALLIE (or ALLSE) should be less than 5 %. (Neglect the initial ratios close to 0.00sec, which is basically noise generated by dividing a very small number by another)Other visual measures to find hourglassing:1. A regular keystoning pattern of the element edges in first-order reduced-integration continuum elements.2. A regular spiky pattern perpendicular to the plane of the shells.3.An hourglass pattern of the element edges in second-order reduced-integrationelementsPossible causes:Even though hourglassing can be caused by a number of factors, a few factors are listed below:1.Loading or boundary condition on a single node: In the figure shown above,hourglassing caused in the corner element due to the contact with the rigidbody quickly propagates along the border elements that are not constrained.2.Contact at a single node: In the figure shown above, the corner elementcontacts the rigid body at a single node. This has a chance to introducehourglassing. (For more details, look at Section 4.3 in Getting started withABAQUS/Explicit documentation)3.Instabilities in the modela.Inertia: In a dynamic analysis, factors like inertia can act as instabilityon the elements thereby causing hourglassing.b.Material instabilities under high compressions: Material behaviormight generate instabilities that might hasten propagation of hourglassmodels. For example, use of damping is needed with some materialmodels as energy-dissipation mechanism. In such cases without use ofdamping, the instabilities tend to easily propagate.c.Inappropriate material models: Use of inappropriate material modelsfor different applications might cause issues with the analysis. Forexample modeling very large strain applications with linear elasticmaterial models.d.Incomplete user material models: In some cases, where the usermaterial model is not completely defined, we may see issues with themodel that might appear to reflect hourglassing modes, which in factmay not be hourglassing at all. For example, a user defined materialmodel without shear response modeled into it; when subjected to highcompressions, might deform in an undesirable way which may not bedue to hourglassing at all; but may visually appear like it. In such cases,testing the user material model with simple example decks or usingfully integrated elements are some options to find the cause of theissue.4.Coarse mesh: While working with a coarse mesh, as explained in the aboveexample, hourglassing problems increase.5.Severe deformations: When the deformations at the end of the analysis arevery severe, a coarse mesh can cause high amounts of hourglassing and ahighly refined mesh would be required to minimize the effect of hourglassingon the results. In some cases, without further refining the mesh, we can acceptthe results as an approximate solution.Controlling hourglassing:The following steps are recommended in the order listed:e default hourglass controls:The formulation for reduced-integration elements considers only the linearly varying part of the incremental displacement field in the element for the calculation of theincrement of physical strain. The remaining part of the nodal incremental displacement field is the hourglass field and can be expressed in terms of hourglass modes. Excitation of these modes may lead to severe mesh distortion, with no stresses resisting the deformation. Hourglass control attempts to minimize this problem without introducing excessive constraints on the element's physical response.ABAQUS includes various default hourglass section controls for the reduced integration elements and use of the default hourglass controls is recommended if hourglass pattern is observed in the analyses. In most cases, with default controls, the hourglassing is controlled and the ratio of ALLAE to ALLIE is less than 5 %. Some of these controls are discussed below:Use the following hourglass controls:ABAQUS/Explicit:1.Crushable foam material model: RELAX STIFFNESSer material model: RELAX STIFFNESS3.Hyperelastic or hyperfoam material models: ENHANCED4.Linear elastic: RELAX STIFFNESSABAQUS/Standard:1.Hyperelastic or hyperfoam material models: ENHANCEDRELAX STIFFNESS hourglass control method is based on integral viscoelastic approach.ENHANCED hourglass control method gives more accurate displacement solutions for coarse meshes with linear elastic materials as compared to other hourglass control methods. It also provides increased resistance to hourglassing for nonlinear materials. Although generally beneficial, this may give overly stiff response in problems displaying plastic yielding under bending. In ABAQUS/Explicit the enhanced hourglass method will generally predict a much better return to the original configuration for hyperelastic or hyperfoam materials when loading is removed.2.Check loading and boundary conditionsConsider the boundary conditions, loads and contact in the area where hourglassing starts to propagate visually and check if they should be modified (for example: to make sure they are not concentrated at a single point). Many times this might need refinement of mesh.3.Refine the meshThis is the most preferred approach when the default hourglass controls do not work.4.Add dampingAdding damping to the material model provides with a mechanism for energy dissipation and might reduce some material related instabilities. Consider adding beta damping as a first option. Starting with a value of the order of stable time increment is a good idea. Changing bulk viscosity values will also take out any numerical noise, even though the default values work in most cases.5.Modify default hourglass section controlsTo reduce the amount of hourglass control energy in a model, modify the default settings of the hourglass formulation under *SECTION CONTROLS. Caution should be exercised as excessive use of hourglass control can cause overly stiff response. For example, yielding may be delayed or prevented altogether involving elastic-plastic material response.Avoiding hourglassing:1. Use fully integrated elements:Consider using fully integrated elements available in /Explicit when the above methods cannot avoid hour glassing in rare cases. It should be noted that fully integrated elements are computationally expensive compared to the reduced integration elements. Examples:The following examples deal with crushable foam material model and user material model and show how hourglass energy can be minimized with use of fine meshes and various section controls.TO BE ADDED.References:1.ABAQUS Documentation Version 6.62.。

沙漏控制

沙漏控制A1:有限元方法一般以节点的位移作为基本变量，单元内各点的位移以及应变均采用形函数对各节点的位移进行插值计算而得，应力根据本构方程由应变计算得到，然后就可以计算单元的内能了。

如果采用单点积分（积分点在等参元中心），在某些情况下节点位移不为零（即单元有形变），但插值计算得到的应变却为零（譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯形，节点位移相等但符号相反，各形函数相同，所以插值结果为0），这样内能计算出来为零（单元没变形！）。

这种情况下，一对单元叠在一起有点像沙漏，所以这种模式称之为沙漏模式或沙漏。

现在有很多控制沙漏的专门程序，如控制基于单元边界的相对转动。

但这些方法不能保持完备性。

:我主要讲一下物理的稳定性，在假设应变方法的基础上，建立沙漏稳定性的过程。

在这些过程中，稳定性参数基于材料的性能。

这类稳定性也称为物理沙漏控制。

对于不可压缩材料，即使当稳定性参数是一阶的时候，这些稳定性方法也将没有自锁。

在建立物理沙漏控制中，必须做出两个假设：1.在单元内旋转是常数。

2.在单元内材料响应是均匀的。

A2:沙漏(hourglass)模式是一种非物理的零能变形模式，产生零应变和应力。

沙漏模式仅发生在减缩积分(单积分点)体、壳和厚壳单元上。

LS-DYNA里面有多种算法用于抑制沙漏模式。

缺省的算法(type 1)通常不是最有效的算法，但却是最经济的。

一种完全消除沙漏的方法是转换到全积分或者选择减缩积分(S/R)方程的单元。

但这种方法是一种下策。

例如，第一，类型2体单元比缺省的单点积分体单元计算开消大; 其二，在大变形应用时更不稳定(更容易出现负体积);其三，类型2体单元当单元形状比较差时在一些应用中会趋向于剪切锁死(shear-lock)，因而表现得过于刚硬。

三角形壳和四面体单元没有沙漏模式，但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。

减小沙漏的一个好的方法是细化网格，但这当然并不总是现实的。

加载方式会影响沙漏程度。

施加压力载荷优于在单点上加载，因为后者更容易激起沙漏模式。

LS-DYNA常见问题汇总10

LS-DYNA常见问题汇总1.0资料来源：网络和自己的总结yuminhust2005Copyright of original English version owned by relative author. Chinese version owned by /Kevin目录1.Consistent system of units 单位制度 (2)2.Mass Scaling 质量缩放 (4)3.Long run times 长分析时间 (9)4.Quasi-static 准静态 (11)5.Instability 计算不稳定 (14)6.Negative Volume 负体积 (17)7.Energy balance 能量平衡 (20)8.Hourglass control 沙漏控制 (27)9.Damping 阻尼 (32)10.ASCII output for MPP via binout (37)11.Contact Overview 接触概述 (41)12.Contact Soft 1 接触Soft=1 (45)13.LS-DYNA中夹层板(sandwich)的模拟 (47)14. 怎样进行二次开发 (50)1.Consistent system of units 单位制度相信做仿真分析的人第一个需要明确的就是一致单位系统(Consistent Units)。

计算机只认识0&1、只懂得玩数字，它才不管你用的数字的物理意义。

而工程师自己负责单位制的统一，否则计算出来的结果没有意义，不幸的是大多数老师在教有限元数值计算时似乎没有提到这一点。

见下面LS-DYNA FAQ中的定义：Definition of a consistent system of units (required for LS-DYNA):1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit1 力单位＝1 质量单位× 1 加速度单位1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^21 加速度单位= 1 长度单位/1 时间单位的平方The following table provides examples of consistent systems of units.As points of reference, the mass density and Young‘s Modulus of steel are provided in each system of units. ―GRA VITY‖ is gravitational acceleration.2.Mass Scaling 质量缩放质量缩放指的是通过增加非物理的质量到结构上从而获得大的显式时间步的技术。

汽车碰撞仿真LS-DYNA控制卡片关键字.答案

控制卡片使用规则
卡片相应的使用规则如下：
•�� 大部分的命令是由下划线分开的字符串, 如*control_hourglass
•�� 字符可以是大写或小写 •�� 在输入文件中，命令的顺序是不重要的(除了*keyword 和*define_table)
•�� 关键字命令必须左对齐，以*号开始
8. CONTROL_OUTPUT 用于设置输出参数。设置如下，按红色线框内设置，其余默认值。
控制卡片参数设置
8. CONTROL_PARALLEL 并行计算控制，最大可以使用4个CPU。
9. CONTROL_SHELL 壳单元控制
10. CONTROL_TERMINATION 计算终止控制卡片，控制计算终止时间，设置如下：
ISTUPD：单元厚度改变选项。该选项对所有壳单元变形有影响。
THEORY：壳单元使用的理论。（默认的是Belytschko-Tsay，面内单点积分，计算速度很快，采用Co-rotaional 应力更新，单元坐标系统置于单元中心，基于平面单元假定，建议在大多数分析中使用） BWC：针对Belytschko-Tsay单元的翘曲刚度。 MITER：平面应力塑性选项，默认为1。（运用于材料3，18，19和24）。 PROJ：在Belytschko-Tsay和Belytschko-Wong-Chiang单元中翘曲刚度投影方法。这个方法主要运用于显示分析，如果是隐式分析，那此项无效。默认为0.
ORIEN：在初始化时可选择性的对接触面部分自动再定位。
控制卡片参数说明
ENMASS:接触单元被腐蚀的质量处理。0-节点被移除，1-体单元节点被保留，2-体单元壳单元节点被保留。 USRSTR：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触控制子程序。 USRFRC：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触摩擦子程序。

ABAQUS个人笔记

1. 接触中设置Adjust 的理解：这个命令主要还是用来初始化接触的。

在分析开始之前，调整接触面中节点的初始位置，且不产生任何应力和应变。

在分析过程中，由于残留的初始过盈引起的应变将被施加在接触面上。

模型的尺寸往往会存在数值误差，所以设置一个位置误差限度，用来调整从面节点的初始坐标，ADJUST=位置误差限度，其含义是：如果从面节点与主面的距离小于此限度，ABAQUS 将调整这些节点的初始坐标，使其与主面的距离为0.这种调整不产生任何压力、应力、应变。

Explicit 不允许接触表面的初始过盈，分析开始前，接触面上的节点将被自动调整，以删除任何初始过盈，在随后的分析中，这样的调整将引起应变。

2. 使用INTERFERENCE （干涉）来定义过盈接触：Edit Interaction 》底部Interference fit负值表示过盈量，正值表示间隙量。

类似于载荷，只能在后续分析步中定义，不能在初始分析步中定义。

L uk e3.CLERENCE（间隙）可以定义两个接触面之间的初始过盈量和间隙量，它只适用于小滑移，并且不需要使用ADJUST来调整从面节点的初始位置。

ekuL4.特征：记录了设计目的，并包含几何信息，同时也是管理几何体的行为的规则。

ABAQUS中导入的几何体是没用特征的，要删除不重要的细节。

5.View=》ODB Display Options =》Sweep and Extrude6.CPRESS接触压强7．COPEN从面上节点与主面的距离8.ALE 自适应网格：Step=>Other=>Adaptive Mesh Domain9.计算代价估算：隐式：自由度数目的平方显式：自由度正比10.软接触：用指数或者表格形式表达的应力-距离关系11.传说ABAQUS 默认的幅值曲线是从1下降到0的。

是吗？我觉得6.9的版本好像不是这样。

给一个棱柱施加扭转力矩，载荷采用Ramp ，变形是逐步增大的。

能量平衡、沙漏及结果评估

一、【子程序】vumat有沙漏问题么？沙漏问题和VUMAT无关，跟你选择的单元有关系，如果你采用减缩积分单元，则会存在沙漏。

有限元的一个核心就是单元模型，其思想是采用单元近似连续体，单元内采用形函数进行插值。

采用全积分的话，可以精确地积出刚度矩阵，但是采用全积分会导致有限元过刚，例如体积锁死和剪切锁死等，因此很多力学及提出了各种各样的单元模型来解决这些问题。

现在用的较多的低阶单元就是一点积分，一点积分的单元由于积分点过少而存在零能模式（沙漏），即在某些变形模式下会出现零应变，这个可以从形函数的公式中推导出来。

所以，沙漏模式是否存在取决你选用的单元，但是你采用ABAQUS的默认设置基本上就可以解决这个问题。

不知道我有没有说清楚二、【基础理论】【概念】剪切锁死、体积锁死、沙漏、零能模式1.剪切锁死（shear locking）简单地说就是在理论上没有剪切变形的单元中发生了剪切变形。

该剪切变形也常称伴生剪切（parasitic shear）。

发生的条件：1.一阶、全积分单元；2.受纯弯状态；产生的结果：使得弯曲变形偏小，即弯曲刚度太刚。

解决方法：1.采用减缩积分；2.细化网格；3.非协调单元；4.假定剪切应变法；2.体积锁死（volumetric locking）简单地说就是应该有单元的体积变化的时候体积却没发生变化。

该原因是受到了伪围压应力（Spurious pressure stresses ）。

发生的条件：1.全积分单元；2.材性几乎不可压缩；二阶单元：对于弹塑性材料（塑性部分几乎属于不可压缩），二阶全积分四边形和六面体单元在塑性应变和弹性应变在一个数量级时会发生体积锁死。

二次减缩积分单元发生大应变时体积锁死也伴随出现。

但值得注意的是，一阶全积分单元当采用选择性减缩积分（selectively reduced integration）时可以避免出现体积锁死。

产生的结果：使得体积不变，即体积模量太大，刚度太刚。

ls-dyna_沙漏控制(hourglass)

LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
和沙漏相关的关键字
*CONTROL_HOURGLASS • 设置整体的沙漏公式和沙漏系数 *HOURGLASS • 对指定的 part 设置沙漏公式和沙漏系数 (覆盖整体的设置) • 必须同时在 *PART中的 HGID *CONTROL_ENERGY • 设置 HGEN 等于 2，计算沙漏能 (推荐) *DATABASE_GLSTAT, *DATABASE_MATSUM • 沙漏能量写到 glstat 和 matsum 文件中 *DATABASE_EXTENT_BINARY • 设置 SHGE 等于 2，能够云纹图显示壳中的沙漏能量
2 种刚度公式的沙漏控制
• IHQ=4: Flanagan-Belytschko • IHQ=5:带精确体积积分的 Flanagan-Belytschko
IHG=6 (next slide)
LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
体单元的沙漏控制
假定应变, co-rotational 刚度公式（Belytschko-Bindeman [1993] ）
• • • 划分更好的网格改变沙漏公式 ( 整体的或者对 part 指定的 ) 改变单元公式 ( 使用全积分单元公式)
LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
沙漏
沙漏模式 ( 沙漏 ( HG ) 变形正交于应变变形 ) • 不足积分的体有 12 HG 模式 • 不足积分的壳有 5 HG 模式
Γ1k
Γ2k
ΓRE TECHNOLOGY CORPORATION
粘性公式产生正比于对沙漏模式有贡献的节点速度分量的沙漏力.

Hourglass control 沙漏控制

沙漏(hourglass)模式是一种非物理的零能变形模式，产生零应变和应力。

沙漏模式仅发生在减缩积分(单积分点)体、壳和厚壳单元上。

LS-DYNA里面有多种算法用于抑制沙漏模式。

缺省的算法(type 1)通常不是最有效的算法，但却是最经济的。

一种完全消除沙漏的方法是转换到全积分或者选择减缩积分(S/R)方程的单元。

但这种方法是一种下策。

三角形壳和四面体单元没有沙漏模式，但缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。

减小沙漏的一个好的方法是细化网格，但这当然并不总是现实的。

加载方式会影响沙漏程度。

施加压力载荷优于在单点上加载，因为后者更容易激起沙漏模式。

为了评估沙漏能，在*control_energy卡片中设置HGEN＝2，而且用*database_glstat和*database_matsum卡分别输出系统和每一个部件的沙漏能。

这一点是要确认非物理的沙漏能相对于每一个part的峰值内能要小(经验上来说<10%)。

对于壳单元，可以绘制出沙漏能密度云图，但事先在*database_extent_binary卡中设置SHGE=2。

然后在LS-Prepost中选择Fcomp>Misc>hourglass energy。

对于流体部件，缺省的沙漏系数通常是不合适的(太高)。

因此对于流体，沙漏系数通常要缩小一到两个数量级。

对流体用基于粘性的沙漏控制。

缺省的沙漏方程(type 1)对流体通常是可以的。

对于结构部件一般来说基于刚性的沙漏控制(type 4,5)比粘性沙漏控制更有效。

通常，当使用刚性沙漏控制时，习惯于减小沙漏系数到0.03~0.05的范围，这样最小化非物理的硬化响应同时又有效抑制沙漏模式。

“沙漏”出马灵活搞定倒计时

“沙漏”出马灵活搞定倒计时作者：波哥来源：《电脑爱好者》2020年第04期首先打开Hourglass程序，单击“Click to entertitle”框输入计时标题，然后点击写着“5 minutes”的文字，输入从最短1分钟到任意所需分钟数的时间。

默认格式分钟，例如“10 minutes”。

单击“Start”按钮启动计时器（图1）。

之后，计时器动态显示用完设定时间所需要的时长。

将鼠标移动到剩余时间之上，这时会看到有Pause和Stop按钮出现，通过点击这两个按钮，可暂停计时或停止计时（图2）。

计时器在时间用完后会发出几声蜂鸣。

软件的提醒声音可以通过界面右键菜单Sound来选择和自定义，也可以选择为静音，只用弹窗来提醒。

Hourglass支持的时间单位不光是分钟，还可以是秒、小时、天、周、月、年，例如“6 months”、“1 year”、“4 weeks”或“1 hour”。

还支持短形式，例如6mo、1y、4w、1h等。

Hourglass的显示界面支持丰富的自定义设置，可右键单击Hourglass界面窗口，通过右键菜单来完成。

如果希望以全屏幕显示计时器，选择Full screen选项。

如果希望其他打开的程序窗口不要遮挡计时器，选择Always on top选项，以保证它始终处于最上端。

如果不希望计时任务使正在干的活儿分心，可选择Show in notification area选项，将计时器最小化到系统托盘（图3）。

此外，还可以灵活设定Hourglass的界面风格皮肤，在右键菜单命令Theme下，選择明亮模式或黑暗模式，还可以在八种基本颜色之间选择。

点击Manage themes项可组织和管理界面主题。

利用Hourglass，我们可以同时运行多个计时任务。

只需右键单击界面并选择“New timer”，即可创建新的窗口（图4）。

Hourglass control 沙漏控制

LS-DYNA 中沙漏控制 (Hourglass)

汽车碰撞仿真LS-DYNA控制卡片关键字.

ABAQUS沙漏

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置.

汽车碰撞仿真LS-DYNA关键字

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置

Abaqus有限元分析中的沙漏效应

Ls_dyna 沙漏控制考试试题

汽车碰撞精确分析LSDYNA控制卡片设置

汽车碰撞分析LS_DYNA控制卡片设置

沙漏问题

沙漏控制

LS-DYNA常见问题汇总10

汽车碰撞仿真LS-DYNA控制卡片关键字.答案

ABAQUS个人笔记

能量平衡、沙漏及结果评估

ls-dyna_沙漏控制(hourglass)

Hourglass control 沙漏控制

“沙漏”出马 灵活搞定倒计时

“沙漏”出马灵活搞定倒计时