第10章 LS-DYNA准静态初始化、质量缩放和阻尼
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第十章
•准静态初始化 •质量缩放 •阻尼
准静态初始化 有时在做一个瞬态动力学分析前给一个系统施 加预载荷是非常重要的 »旋转机械发动机叶片包容设计 »重力 »薄壁压力容器 ห้องสมุดไป่ตู้旋转飞轮设计 »受压轮胎 »螺栓设计的预紧力
准静态初始化 • LS-DYNA 隐式 (LS-NIKE) »通常使用一种隐式求解器来初始化一个系统比较好 • 动力松弛 »指定的几何形状 »初始载荷 • “时间” 表示一个单调增加的参数，代表载荷的进展，并不表 示实际的物理时间 •当到达平衡后，瞬态分析在一个新的零时间重新开始
»m = sif »文件格式为 I8,6E15 • *CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION »动力松弛方式 = 2
动力松弛—加载 • 指定初始载荷 (*DEFINE_CURVE)
»应用载荷曲线来初始化 »应用载荷曲线来初始化并求解 •*CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION »动力松弛方式 = 1
质量缩放
•目的：通过使用质量缩放来增加时间步长，从而加速计算 • 准静态分析 »惯性力无关紧要 »材料特性与时间无关 »冲压，顶部压跨 • 瞬态分析 »压缩的单元常无重要的惯性特性 »监控质量增加(*CONTROL_TERMINATION) • 通过调整密度来控制时间步 »*CONTROL_TIMESTEP (通过调整DT2MS参数来实现) »对所有的单元 »仅对时间步小于最小值的单元 »仅在第一次循环使用
阻尼
•*DAMPING_GLOBAL »定义质量加权的节点阻尼，总体应用于变形体的节点上
• *DAMPING_PART_MASS »质量加权的阻尼施加于指定的 parts »阻尼所有的运动包括刚体运动 »对于低频首选
• *DAMPING_PART_STIFFNESS »Rayleigh 刚度阻尼 (b) – 质量部分的阻尼可由系统阻尼来解决 »正交于刚体运动 »对于高频首选
阻尼例子
定义曲线
定义阻尼
定义载荷 - 1
定义载荷 - 2
阻尼结果
坯段例子 •两模具间的铝杆锻压 • 4576 体单元 • 问题时间 = 0.0015 • 1/4 对称模型 •压缩坯段 70% • 机器为Cray J90
•通常求解 »初始时间步 = 0.935E-07 最后时间步 = 0.464E-07 »质量 = 1.241E-04 »循环数 = 18,358 »cpu 时间 1,535 s • 质量缩放 »控制时间步 = 1.2E-07 »缩放的质量 = 0.825E-04 »循环数 = 12,501 »cpu 时间 1,096 s
坯段结果
塑性应变
坯段结果
阻尼
•系统阻尼（质量阻尼）
»相当于把结构置于一个粘性的环境中 • Raleigh 阻尼
»基于线性分析中的Raleigh阻尼概念 »总体阻尼矩阵是质量和刚度矩阵的线性组合
C = aM + bK • 最好的阻尼常数通常基于临界阻尼因子，相对于最低自然频率(2*wmin )
动力松弛—选项 • 收敛检查间的迭代数（缺省=250） • 收敛容限（缺省 0.001） • 动力松弛因子（缺省=0.995）-阻尼
»计算速度的缩放因子 »对有阻尼的动力求解长时间限制为准静态求解 •可选的求解时间（缺省 = 无穷大） • 计算时间步的缩放因子
动力松弛—指定的几何形状 • 指定初始节点 x, y, z 位移和转动
•准静态初始化 •质量缩放 •阻尼
准静态初始化 有时在做一个瞬态动力学分析前给一个系统施 加预载荷是非常重要的 »旋转机械发动机叶片包容设计 »重力 »薄壁压力容器 ห้องสมุดไป่ตู้旋转飞轮设计 »受压轮胎 »螺栓设计的预紧力
准静态初始化 • LS-DYNA 隐式 (LS-NIKE) »通常使用一种隐式求解器来初始化一个系统比较好 • 动力松弛 »指定的几何形状 »初始载荷 • “时间” 表示一个单调增加的参数，代表载荷的进展，并不表 示实际的物理时间 •当到达平衡后，瞬态分析在一个新的零时间重新开始
»m = sif »文件格式为 I8,6E15 • *CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION »动力松弛方式 = 2
动力松弛—加载 • 指定初始载荷 (*DEFINE_CURVE)
»应用载荷曲线来初始化 »应用载荷曲线来初始化并求解 •*CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION »动力松弛方式 = 1
质量缩放
•目的：通过使用质量缩放来增加时间步长，从而加速计算 • 准静态分析 »惯性力无关紧要 »材料特性与时间无关 »冲压，顶部压跨 • 瞬态分析 »压缩的单元常无重要的惯性特性 »监控质量增加(*CONTROL_TERMINATION) • 通过调整密度来控制时间步 »*CONTROL_TIMESTEP (通过调整DT2MS参数来实现) »对所有的单元 »仅对时间步小于最小值的单元 »仅在第一次循环使用
阻尼
•*DAMPING_GLOBAL »定义质量加权的节点阻尼，总体应用于变形体的节点上
• *DAMPING_PART_MASS »质量加权的阻尼施加于指定的 parts »阻尼所有的运动包括刚体运动 »对于低频首选
• *DAMPING_PART_STIFFNESS »Rayleigh 刚度阻尼 (b) – 质量部分的阻尼可由系统阻尼来解决 »正交于刚体运动 »对于高频首选
阻尼例子
定义曲线
定义阻尼
定义载荷 - 1
定义载荷 - 2
阻尼结果
坯段例子 •两模具间的铝杆锻压 • 4576 体单元 • 问题时间 = 0.0015 • 1/4 对称模型 •压缩坯段 70% • 机器为Cray J90
•通常求解 »初始时间步 = 0.935E-07 最后时间步 = 0.464E-07 »质量 = 1.241E-04 »循环数 = 18,358 »cpu 时间 1,535 s • 质量缩放 »控制时间步 = 1.2E-07 »缩放的质量 = 0.825E-04 »循环数 = 12,501 »cpu 时间 1,096 s
坯段结果
塑性应变
坯段结果
阻尼
•系统阻尼（质量阻尼）
»相当于把结构置于一个粘性的环境中 • Raleigh 阻尼
»基于线性分析中的Raleigh阻尼概念 »总体阻尼矩阵是质量和刚度矩阵的线性组合
C = aM + bK • 最好的阻尼常数通常基于临界阻尼因子，相对于最低自然频率(2*wmin )
动力松弛—选项 • 收敛检查间的迭代数（缺省=250） • 收敛容限（缺省 0.001） • 动力松弛因子（缺省=0.995）-阻尼
»计算速度的缩放因子 »对有阻尼的动力求解长时间限制为准静态求解 •可选的求解时间（缺省 = 无穷大） • 计算时间步的缩放因子
动力松弛—指定的几何形状 • 指定初始节点 x, y, z 位移和转动