最全的负体积讨论方法.docx
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最全的负体积讨论方法.docx
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最全的负体积讨论方法
最近被负体积整的郁闷,所以找到了很多关于负体积的资料,.现分享.顺便请教
关于用ANSYS做为前处理工具的 我想对模型中的实体进行包壳处理.在原来体单元上
9c)M*Y5F0c我在没有另外建立面的情况下对体表面进行壳划分.生成K文件编辑.但是还是会有负体积
问题.请教各位大神你们关于包壳处理方法.欢迎各位加QQ群176071936探讨(整车碰撞技术群).
%I&d9N#b1Y,v'Z)X2T
'O-v+\!
e7L*U负体积定义?
Negitivevolume
7f;b#r-B2q)F,i*t;w负体积是由于element本身产生大变形造成自我体积的内面跑到外面接着被判断为负体积。
关于负体积的解决办法?
负体积多是网格畸变造成的,和网格质量以及材料、载荷条件都有关系。
有可能的原因和解决的方法大概有几种:
0w9j"_6n0j&m m&D3h$Z
(1)材料参数设置有问题,选择合适的材料模式)
(2)沙漏模式的变形积累,尝试改为全积分单元
(c!
O8I"e*m7E+E!
N!
O.h)f(3)太高的局部接触力(不要将force施在单一node上,最好分散到几个node上以pressure的方式等效施加),尝试调整间隙,降低接触刚度或降低时间步。
/H;x.Z!
P.Y!
F;k(4)在容易出现大变形的地方将网格refine。
6i-b8a;w5{(5)材料换的太软,是不是也会出现负体积!
(6)另外也可以采用ALE或是euler单元算法,用流固耦合功能代替接触,控制网格质量。
例如在承受压力的单元在受压方向比其他方向尺寸长。
(7)尝试减小时间步长从0.9减小到0.6或更小。
经验总结:
时间步长急剧变小,可能是因为单元产生了严重的畸变而导致的负体积现象,如果采用的是四面体单元,你可以用网格重划分的方法来解决。
如果你采用的是六面体单元,那目前就没有很有效的方法,可以试一下*ELEMENT_SOLID_EFG,那对机器的要求相对就会比较高了。
Q1:
材料负体积解决方法(全面、有效)
材料负体积解决方法
在仿真中,通常有材料的大变形问题,如泡沫材料,由于单元大扭曲而出现了单元负体积,这种情况一般出来在材料失效之前。
在没有网格光滑和网格从划分的情况下,ls-dyna有一个内部的限制来调节lagrange单元的变形。
负体积一般都会导致计算中止,除非你设置时间步长控制中的erode=1和设置终止控制中的dtmin为一非零数,这种情况下,出现负体积的单元将被自动删除,计算也不会中止。
不过就算你如上设置了erode与dtmin,负体积有时候也会导致计算出错停止。
(k:
X*l1`%O2b1K一些常用的解决负体积的方法如下:
在材料出现大应变的情况下增强材料的应力-应变曲线中材料应力。
这种方法往往非常有效果。
2、重新划分网格,在出现大变形的地方把网格加密。
.
)d4d4b.g2T1d7h0e,b9i#u3、减小时间步长系数。
默认的0.9系数可能不足以避免数值的不稳定。
4、避免采用全积分体单元(算法2和3),这会导致大变形和大扭曲的情况下计算相对不稳定。
5、采用默认的单元算法(单点体单元),采用沙漏控制type4和5。
泡沫的沙漏控制算法为:
在低速冲击问题中采用type6,系数为1;在高速冲击问题中采用type2和3。
3o1C6R!
q)X9u6、泡沫材料网格划分采用四面体网格,单元算法为10,虽然这样会导致材料相对比较刚性。
增大材料(泡沫材料57号材料)的阻尼系数,推荐采用系数为0.5。
6f,?
*K.X%W"h)K#J6S8、在泡沫接触计算中,采用*contact中的选项卡B,关闭shootingnodelogic。
9、如果你采用的是126号材料,设置elform=0。
)\;T7_*F*t&Q;N10、尝试使用EFG算法(*SECTION_SOLID_EFG)。
7a*v:
^4E(~(F5i9qQ2:
各位高手:
我做分析时将terminatetime设为0.006s时没有负体积出现,但一旦延长求解终止时间就会出现负体积,比如将terminatetime设为0.01s时就会出现负体积,请问是什么原因呢,怎么解决好呢?
J,u&B.q3A8_1把ADMAP的参数值设置为0.1,在材料属性里面设置。
2可以试试减小接触厚度
3解决方法是将timestep改小,就没有负体积
8c#Q+b'c9|${.Q4修改*CONTROL_TIMESTEP里面的tssfac已经是改小时间步了
5网格变形太大造成的。
可以考虑一下改小失效应变和剪切应变,如果不影响计算结果的话
2|7P2O0B3Y.y.u)s6tssfac参数值已经变很小了,不管用.还有,设置的terminatetime没有大于施加载荷的最终时间
.L-q0y:
x3F-v(d.W,H!
G
.E4n0f!
h5y-[5n J4Q(N#bQ3:
探讨流固耦合中单元负体积出现的原因
1当流体单元的长宽比大于5比1时,显示的结果就不准确了;当大于20比1的时候,就会出现负体积,无法得到结果。
2你可以把MIR设置为0.3以上试试
3你可以把单元细化;
;u!
t#m*E3i9O2更改松弛系数(一般是增大)流体的单元一般的来说不能长宽比太大,特别是你把动网格ALE打开了的时候,所以可以把网格的长宽比缩小试试。
"A,w#L*y5u
Q4:
负体积出现的原理是什么?
1c)_6|0C(x1K6v O1负体积原因是雅阁比矩阵的行列式值为负值,一般减小时间步长参数,增加材料刚度,改变单元质量都可以的!
2如果是金属材料出现负体积,主要是单元质量问题,建议重新划分网格,但如果是非金属,这是常见现象,不一定是网格问题,可以寻求其他的方法,
3发生的原因有可能是因为有initialpenetration.所以因该先检查是不是有initialpenetration:
Z e4w3z2@再来如果是少数的节点受力也因为力量集中造成负体积,所以这时候就可以把接触的网格划分细一点
另外如果是用hexelement会有hourglass的情形,可以检查一下hourglassenergy或者是两个物体刚性相差太多,像是foam的材料,可以在foam的表面加一层shellelement增加solidelement的自由度与刚性
3C:
U)U8e!
R7h:
C!
g"D7T4实体包壳的作法可以用HM的findface厚度其实只要很薄一层(0.1mm就可以了)
6k&Y7q9?
P-S建议可以用不同的壳后测试一下,看看两个有什么不同,如果差不多的话,当然是用比较薄的厚度
%Q$^'W)P!
P'b%x材料方面我是用mat_3ormat_9null,重量可以跟实体的参数是一样的,另外不去设定contact
Q5:
边界层加密后出现负体积
6Z6j&x7H$A'O']7v,e我第一层网格只能取到0.1,再小了就出现负体积。
这样计算出来的结果和试验差别较大,特别在分离区。
在GAMBIT做网格不会出现这样的问题,刚学习ICEM,不知道怎么处理这样的问题,
1调整一下block节点的位置
2尽量不要让网格块扭曲或者夹角太小
(G/a;A*H,g6P3M/U3在出现负体积附近切几刀,产生新的节点,你可以慢慢调.
QQ:
:
負體積是由於element本身產生大變形造成自我體積的內面跑到外面接著被判讀為負體積,
3M9}0Q0Q5I控制使element不出現不合理變形的方法就如同dragonwen與ayke所說的幾點,注意使Hourglassing情形減少,有以下幾個方法可以試看看
d/Z8k6S(g"B1.避免單點loading=>不要將force施在單一node上,最好是分散到幾個node上以pressure的方式等效施加
3C1c;x/R5Y.@'N2.在容易出現大變形的地方將網格refine
:
Z,u%b5@8u4O4^3.使用全積分元素=>全積分元素沒有Hourglassing問題,但計算速度慢且還有其他問題,是最不建議的作法
1采用全积分单元
3p5C9i,n;w8_&S2使用均匀网格,避免采用单点集中载荷)
3d,A6Z(L,W&e)?
&T3全局增加模型的弹性刚度
/E,f.[/E7\'y-_全积分单元比减缩积分单元更容易出现负体积,但减缩积分单元要注意沙漏控制。
2K3D!
r:
X,Y全局增加模型的弹性刚度会让模型比实际刚硬,不是好方法。
!
Q6:
单元出现负体积如何删除该单元
970keymanaul里面在restartinputdata下……
使用方法是重启动时用的,就是在某一步中用sw1中止,然后生成.r重启动文件,删除不需要的单元,然后计算……
应该是*delete_element_solid:
下面的参数是nodesetNo.
Q7:
为什么钢铁和泡沫碰撞会产生负体积
沙漏控制没加阿!
#h-{'G8e1a(}*v建一个沙漏控制卡,选4号或6号,附给泡沫单元的part6
接触中将soft改为1,将sfs和sfm改为0.1`
负体积的原因是由于单元畸变引起的,单元节点编号有一个顺序,当变形过大,或者不合理时,某个或某些节点穿透所属单元的面,造成负体积。
对于接触问题,控制收敛时,有时要设接触反力或用其他办法,把穿透接触面的节点拉回去,这个反力过大时,单个时间步中,这个节点被拉回的位移就很大,穿透了所属单元的面,这时就产生负体积,这时要减小时间步,或者修改接触准则,很多办法,
这几天我也遇到这个问题很困扰,是个接触问题,材料都是弹性的,有几个单元计算到某一时间步的时候就出现负体积,节点速度到12次方量级,而且前一步都很正常,变形都不大。
负体积那里是六面体单元,表面蒙有一层壳模拟夹层结构
-j l2c#@7I"s这个典型是接触时的负体积,修改一下接触控制,减小穿透时的反力,还有你的节点速度太大,应该减小时间步。
8c$H&X-[9n-k J&Q6F9X减缩积分的壳很容易产生沙漏,壳单元沙漏有可能产生负体积,你可以看看壳的变形就知道了,如果不是特别的情况,应该不是由壳的沙漏引起的
负体积的解决办法之一:
stiffenupthematerialstress-straincurveatlargestrains将材料的弹模取大
$R)[9f&g"`/h1J
Q8:
关于实体单元负体积的问题
1:
察看你的边界约束条件是否正确
"~6x+?
#A*|:
e/H$Q2:
调整时间间隔,缩短时间步长
5N6n;K {4a.q)h$C3:
把单点积分该为全积分
&t7I-h0Y-~&T4:
重新选择一下你的材料模型.
Q9:
负体积和速度超限怎么解决?
通常的办法是先检查你的网格是否发生严重的畸变,如果没有发生,可以适当减小时间步长因子。
#?
)c$H(E!
v!
b(\.h%RQ10:
完全重启动后出现负体积怎么处理啊?
solid164单元,由于计算机过程中网格变形很大,于是在计算机到一半时,讲网格重新划分了一下,结果出现很多负体积单元,
1.出现负体积是一件很痛苦的事情,尤其是算到一半,如果计算的结果已经满足你想要的数据,劝你不要弄下去了。
如果,你非要坚持下去,最直接的办法,重新建模型,调整网格大小,但是这样并不能保证,一定不会出现负体积。
自己慢慢摸索吧。
高手和凡人的差距往往就体现在划分网格的水平之上!
!
~!
Q"O5f(e9?
Q11:
我在做一个冲击问题,老师出现负体积,怎么办啊?
我减小时间步长,减小网格都不行,
负体积多是网格畸变造成的,和网格质量以及材料、载荷条件都有关系.
a't;f-j9`-t2[3j可能的原因和解决的方法大概有几种:
3W8\5?
3n*y;m,L/?
8})R1材料参数设置有问题,
2选择合适的材料模式
3沙漏模式的变形积累,
(d/V,~9N3I%c!
N2^9L4尝试改为全积分单元
6I0i+@3T'H5太高的局部接触力,尝试调整间隙,
6降低接触刚度或降低时间步
另外也可以采用ALE或是euler单元算法,用流固耦合功能代替接触,控制网格质量,例如在承受压力的单元在受压方向比其他方向尺寸长
&H,E B,_6E+u8F
滑移网格?
负体积-节点速度无限大(总结)
最近看到有不少这样的问题,总结一下吧~希望大家用得着。
3s;m(e'~'D8I3u)n
一般出现负体积,节点速度无限大,都可以通过缩短求解时间,减小时间步长,增加接触刚度等这几种方法去试一试。
1.负体积是由于element本身产生大变形造成自我体积的内面跑到外面接着被判断为负体积。
因而,负体积多是网格畸变造成的,与网格质量以及材料、载荷条件都有关系。
有可能的原因和解决的方法一般有:
(1)尝试减小时间步长从0.9减小到0.6或更小。
(注意太小得到的结果不一定可信)9t;l/Z&\:
q
)k$t;o%@/~6O
(2)材料模型参数设置有问题,选择合适的材料本构。
1["x)q/W'E(3)局部接触力太大(不要将力施在单一node上,最好分散到几个node上以pressure的方式等效施加),尝试调整间隙,降低接触刚度或降低时间步。
$Y4M0j/E/Q0P;K.f5K5a
2y!
g(f-O5Z(4)沙漏模式的变形积累,尝试改用全积分单元。
(5)在容易出现大变形的地方将网格细化。
(6)材料刚度不够,可能也会出现负体积。
&n#v'u
U+K0a
#m9`(b"v!
^(D"P1c"y.D%U0P(F
2.节点速度无限大与接触,材料参数,网格形状等等都可能有关系,解决的方法一般有:
+Y&e7r)i6n2I'w&I*`&[
(1)网格质量太差,重分网格;
(2)材料本构及状态方程的参数输入格式出错,检查K文件;
(h+]'U+M!
a(3)输入的参数量纲不一致,仔细检查;"b0B+D3F4c4q
(4)自定义的子程序存在问题,如岩石爆破中只考虑压,不考虑拉等;7l5^2a9Y%G9s+h+v6C
(5)材料太软,计算网格畸变,如在淤泥中爆炸;0~)r,h.N/F/z%J6v9^0~
(6)接触定义出错。
"U)I*d$h%O1E+A7i0C
*{.X!
g5} x.D
'_/t,d#W)f"s借鉴经验:
1p1b:
x*~5b1e1l-[时间步长急剧变小,可能是因为单元产生了严重的畸变而导致的负体积现象,如果采用的是四面体单元,你可以用网格重划分的方法来解决。
如果你采用的是六面体单元,那目前就没有很有效的方法,可以试一下*ELEMENT_SOLID_EFG,那对机器的要求相对就会比较高了。
6
NegativevolumeinsoftmaterialsInmaterialsthatundergoextremelylargedeformations,suchassoftfoams,anelementmaybecomesodistortedthatthevolumeoftheelementiscalculatedasnegative.Thismayoccurwithoutthematerialreachingafailurecriterion.ThereisaninherentlimittohowmuchdeformationaLagrangianmeshcanaccommodatewithoutsomesortofmeshsmoothingorremeshingtakingplace.AnegativevolumecalculationinLS-DYNAwillcausethecalculationtoterminateunlessERODEin*CONTROL_TIMESTEPissetto1andDTMINin*CONTROL_TERMINATIONissettoanynonzerovalueinwhichcasetheoffendingelementisdeletedandthecalculationcontinues(inmostcases).EvenwithERODEandDTMINsetasdescribed,anegativevolumemaycauseanerrortermination.Someapproachesthatcanhelptoovercomenegativevolumesincludethefollowing:
-Simplystiffenupthematerialstress-straincurveatlargestrains.Thisapproachcanbequiteeffective.-Sometimestailoringtheinitialmeshtoaccomodateaparticulardeformationfieldwillpreventformationofnegativevolumes.Again,negativevolumesaregenerallyonlyanissueforveryseveredeformationproblemsandtypicallyoccuronlyinsoftmaterialslikefoam.-Reducethetimestepscalefactor.Thedefaultof0.9maynotbesufficienttopreventnumericalinstabilities.-Avoidfully-integratedsolids(formulations2and3)whichtendtobelessstableinsituationsinvolvinglargedeformationordistortion.(Thefullyintegratedelementislessrobustthana1-pointelementwhendeformationislargebecauseanegativeJacobiancanoccuratoneoftheintegrationpointswhiletheelementasawholemaintainsapositivevolume.ThecalculationwithfullyintegratedelementwillthereforeterminatewithanegativeJacobianmuchsoonerthanwilla1-pointelement.(lpb))-Usethedefaultelementformulation(1pointsolid)withtype4or5hourglasscontrol(willstiffenresponse).Preferredhourglassformulationsforfoamsaretype6withhourglasscoef=0.1iflowvelocityimpact,andtype2or3withhourglasscoef.=0.1ifhighvelocityimpact. Thehourglasstypeandhourglasscoefficientmaywarrantmodificationbasedonobservedhourglassmodesandonreportedhourglassenergyinmatsum-Modelthefoamwithtetrahedralelementsusingsolidelementformulation10althoughthisapproachmaygiveanoverlystiffresponse.-IncreasetheDAMPparameter(foammodel57)tothemaximumrecommendedvalueof0.5.-UseoptionalcardBof*CONTACTtoturnshootingnodelogicoffforcontactsinvolvingfoam.-Use*CONTACT_INTERIOR.Apartsetdefinesthepartstobetreatedby*CONTACT_INTERIOR.Attribute4(DA4=5thfieldofCard1)ofthepartsetdefinestheTYPEof*CONTACT_INTERIORused.ThedefaultTYPEis1whichisrecommendedforuniformcompression.Inversion970,solidformulation1elementscanbeassignedTYPE=2whichtreatscombinedmodesofshearandcompression.-If*MAT_126isused,tryELFORM=0.-TryEFGformulation(*SECTION_SOLID_EFG).Useonlywheredeformationsaresevereasthisformulationisveryexpensive.Useonlywithhexelements.jpd12/2002revised7/2003
-T$K"e!
i$R6I2N8E*K"]Brickeleme
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