负体积

LS_DYAN分析中负体积产生的原因附体是由于单元畸变引起的，当单元本身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跑到外面，10:39:20 接着便产生负体积。

负体积产生和时间步设置、网格质量、材料、载荷条件接触等都可能有关系，可能的原因和解决的方法大概有几种：材料参数设置有问题。

选择合适的材料模型，并注意单位的协调。

1)网格质量不好。

高质量的网格可以使之能容纳更大的变形从而防止负体积的发生，建议在容易出现大变形的地方细化网格。

2)时间步长设置不合理。

默认的时间步长因子0.9 可能对防止数值计算的不稳定不够有效。

减少时间步长因子（比如从0.9减小到0.6或更小），可以防止负体积的产生，这通常是一个有效的方法。

3)太高的局部接触力。

不要将力施在单一节点上，最好分散到几个节点上以压力的方式等效施加。

4)使用全积分实体单元。

在大变形和大扭曲情况下，全积分单元相对于单点积分单元计算不够稳定，因为一个负雅可比行列式可以再一个积分点发生，所以全积分单元比单点积分发生负的雅可比行列式更快。

建议使用默认的单元方程式（单点积分）加上5)接触设置不合理。

单面搜索的接触形式相对于双面搜索虽然节省了计算时间，但很容易因为面的方向不正确而导致负体积的产生，因此在不能确定面的方向时建议使用双面搜索。

另外，适当提高接触刚度也可以防止负体积的产生。

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，例如承受压力的单元在受压方向比其他方向尺寸长。

负体积的出现是一个很头痛的问题，有时候很难快速地找到其发生的原因，所以遇到这种情况时，一定要耐心的排除。

一、概述在数学和物理学中，我们经常会遇到关于旋转体积的问题。

绕某一直线旋转的旋转体是一种常见的几何体，在工程设计、建筑学和动力学等领域都有重要的应用。

了解如何求解绕某一直线旋转的旋转体体积是非常重要的。

二、旋转体积的基本概念旋转体积指的是一个平面图形绕某一条直线旋转而成的立体。

常见的旋转体包括圆锥体、圆柱体和旋转抛物面等。

在求解旋转体积时，我们通常需要根据给定的图形和旋转轴来确定积分的区间，并使用定积分的方法来求解。

三、圆柱体体积的求法圆柱体是一种常见的旋转体，其体积的求法非常简单。

设半径为r的圆绕与半径平行且与圆心距为h的直线旋转，即可得到一个圆柱体。

根据圆柱体的定义，其体积可以表示为V=πr²h。

我们可以直接使用该公式来求解圆柱体的体积。

四、圆锥体体积的求法与圆柱体类似，圆锥体的体积求解也可以通过积分的方法来进行。

设半径为r的圆绕与顶点到底面的距离为h的直线旋转，即可得到一个圆锥体。

根据圆锥体的定义，其体积可以表示为V=1/3πr²h。

我们可以通过积分来求解圆锥体的体积，即∫πr²dy，其中y的区间为0到h。

五、旋转曲面体积的求法对于其他类型的旋转体，如旋转抛物面或旋转曲线体，其体积的求法也是类似的。

我们需要先确定旋转轴以及图形的方程，然后使用定积分的方法来求解体积。

由于旋转曲面的形状多样化，其体积的求解可能会更加复杂，需要根据具体情况来确定积分的区间和方程。

六、典型问题求解1. 求半径为r的圆的绕x轴旋转所得旋转体的体积。

解：根据圆绕x轴旋转所得的旋转体为圆柱体，其体积为V=πr²h，其中h为圆心到x轴的距离。

可以通过积分∫πr²dy来求解。

2. 求y=x²在x轴和直线x=2所围成的区域绕x轴旋转所得旋转体的体积。

解：首先需要确定积分的区间为x=0到x=2，然后根据给定的函数y=x²来求解面积。

然后再通过积分的方法来求解旋转体的体积。

请问：动网格中出现负体积单元和大畸变率单元根本的原因是什么？Post By：2008-11-21 15:36:00大家好！我最近在做齿轮泵的内流场分析时，需要用到动网格。

做完相应的设置后，进行了动网格预览，在预览中我遇到了这样的问题：如果将Mesh Motion对话框（Solve->mesh motion....）中的时间步长（time step size）设置太大的话，就会造成负单元(max cell ske wness exceeds 0.95.)和大畸变率单元(negative cell volume dete cted!)的出现。

在动网格参数对话框中，我是启用了smothing和remesh ing网格更新方法的，为什么这些更新方法不能对负体积单元和大畸变率单元进行重新划分，使之满足相应的标准呢？（注：我遇到的这个问题只要把“时间步长”设置小一点就可以解决的）请问大家：出现负体积单元和大畸变率单元根本原因是什么？不同的问题，应该怎样去确定“时间步长”的大小呢？谢谢了，先！支持(0) 中立(0) 反对(0) 单帖管理举报帖子| 引用| 回复|小大 2楼个性首页| QQ| 信息| 搜索| 邮箱| 主页| UCyouzhizhe加好友发短信等级：管理员精华：0 贴子：85积分：510 威望：0 魅力：200 注册：2007-10-29 10:39:00Post By：2008-11-21 16:48:00一个时间步长内网格节点的位移不超过网格的尺寸，过大甚至会造成网格出现负体积。

对于Fluent做泵的分析，并不是很方便，建议使用泵专用分析软件pumplinx，采用另一种网格划分方法，最薄处与最厚处具有相同的网格层数，并且为六面体网格，这样保证不会出现梯度过大，导致计算失败的问题。

使用齿轮泵模块可以非常方便地生成网格，在计算中还可以考虑泄露、压力脉动及空化。

此主题相关图片如下：dual_gear_pump_pre_ani.gif------------------------------------------------------Flowmaster交流QQ群:71644459----------Fluent交流QQ群:69409350----------------------------------------------------------支持(0) 中立(0) 反对(0) 单帖管理举报帖子| 引用| 回复|cy_efluid小大 3楼个性首页| 信息| 搜索| 邮箱| 主页| UC加好友发短信等级：论坛游民精华：0 贴子：28积分：25 4 威望：0 魅力：5注册：2008-1-10 22:3 0:00Post By：2008-11-21 19:00:00谢谢您的解答，youzhizhe!pumplinx这个软件近年来听说得比较多，但始终没有机会接触它! 遗憾+渴望中.......!请问：你说的“另一种网格划分方法”是怎样保证最薄处与最厚处的网格层数一样多的？如果这样的话，那最薄处网格的尺寸一定很小了？这样的话需要的计算机资源是不是会很大呀？你所列图片看起来是个三维的问题，很漂亮！不知道总共有多少网格,用什么配置的机子算出来的呀？。

LS-dyna 負體積資料筆記負體積定義？Negitive volume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斷為負體積。

關於負體積的解決辦法？負體積多是網格畸變造成的，和網格質量以及材料、載荷條件都有關係。

有可能的原因和解決的方法大概有幾種：（1）材料參數設置有問題，選擇合適的材料模式)（2）沙漏模式的變形積累，嘗試改為全積分單元（3）太高的局部接觸力（不要將force施在單一node上，最好分散到幾個node 上以pressure的方式等效施加），嘗試調整間隙，降低接觸剛度或降低時間步。

（4）在容易出現大變形的地方將網格refine。

（5）材料換的太軟,是不是也會出現負體積!（6）另外也可以採用ALE或是euler單元算法，用流固耦合功能代替接觸，控製網格質量。

例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長。

（7）嘗試減小時間步長從0.9減小到0.6或更小。

經驗總結：時間步長急劇變小，可能是因為單元產生了嚴重的畸變而導致的負體積現象，如果採用的是四面體單元，你可以用網格重劃分的方法來解決。

如果你採用的是六面體單元，那目前就沒有很有效的方法，可以試一*ELEMENT_SOLID_EFG，那對機器的要求相對就會比較高了。

Q1:材料負體積解決方法（全面、有效）材料負體積解決方法:在仿真中，通常有材料的大變形問題，如泡沫材料，由於單元大扭曲而出現了單元負體積，這種情況一般出來在材料失效之前。

在沒有網格光滑和網格從劃分的情況下，ls-dyna有一個內部的限制來調節lagrange單元的變形。

負體積一般都會導致計算中止，除非你設置時間步長控制中的erode=1和設置終止控制中的dtmin為一非零數，這種情況下，出現負體積的單元將被自動刪除，計算也不會中止。

不過就算你如上設置了erode與dtmin，負體積有時候也會導致計算出錯停止。

一些常用的解決負體積的方法如下：1.在材料出現大應變的情況下增強材料的應力-應變曲線中材料應力。

[讲解]负体积负体积负体积定义, Negitive volume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: (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 (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。

(4)在容易出现大变形的地方将网格refine。

(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。

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。

lsdyna常见问题汇总LYDYNA能量平衡GLSTAT(参见*database_glstat)⽂件中报告的总能量是下⾯⼏种能量的和：内能internal energy动能kinetic energy接触(滑移)能contact(sliding) energy沙漏能houglass energy系统阻尼能system damping energy刚性墙能量rigidwall energyGLSTAT 中报告的弹簧阻尼能”Spring and damper energy”是离散单元(discrete elements)、安全带单元(seatbelt elements)内能及和铰链刚度相关的内能(*constrained_joint_stiffness…)之和。

⽽内能”Internal Energy”包含弹簧阻尼能”Spring and damper energy”和所有其它单元的内能。

因此弹簧阻尼能”Spring and damper energy”是内能”Internal energy”的⼦集。

由SMP 5434a 版输出到glstat ⽂件中的铰链内能”joint internal energy”跟*constrained_joing_stiffness 不相关。

它似乎与*constrained_joint_revolute(_spherical,etc)的罚值刚度相关连。

这是SMP 5434a 之前版本都存在的缺失的能量项，对MPP 5434a 也⼀样。

这种现象在⽤拉格朗⽇乘⼦(Lagrange Multiplier)⽅程时不会出现。

与*constrained_joint_stiffness 相关的能量出现在jntforc ⽂件中，也包含在glstat ⽂件中的弹簧和阻尼能和内能中。

回想弹簧阻尼能”spring and damper energy”，不管是从铰链刚度还是从离散单元⽽来，总是包含在内能⾥⾯。

ale算法流体负体积Ale算法是一种流体负体积算法，它在流体力学和计算流体力学中被广泛应用。

本文将介绍Ale算法的原理、应用以及优缺点。

一、Ale算法原理Ale算法全称为Arbitrary Lagrangian-Eulerian算法，是一种将拉格朗日方法和欧拉方法相结合的数值计算方法。

在传统的欧拉方法中，网格是固定的，而在拉格朗日方法中，物体是固定的。

而Ale算法则通过将网格随着流体的运动而移动，既能够捕捉到物体的运动，又能够维持较好的网格质量。

Ale算法的基本思想是，在计算流体运动时，将网格节点按照流体速度进行移动。

通过这种方式，可以使网格节点更加密集地分布在流体中的高速区域，从而更准确地描述流体的运动。

同时，由于网格节点的移动，可以避免网格变形过大导致计算不稳定的问题。

二、Ale算法应用Ale算法在许多领域都有广泛的应用，特别是在模拟流体与结构相互作用、多相流、自由表面流动等问题上。

以下是一些具体应用的例子：1. 模拟流体与结构相互作用：在模拟流体与结构相互作用的问题中，Ale算法可以很好地处理结构的动态变形和流体的运动。

通过将网格节点与结构的变形相耦合，可以准确地模拟流体与结构的相互作用。

2. 多相流：在多相流问题中，不同相的界面通常会发生剧烈的变形和运动。

传统的欧拉方法很难准确地捕捉到界面的运动。

而Ale算法通过移动网格节点的方式，可以更好地描述多相流中界面的运动。

3. 自由表面流动：自由表面流动是指流体中存在自由表面的流动问题。

传统的欧拉方法很难准确地捕捉到自由表面的运动。

而Ale算法通过移动网格节点的方式，可以更好地描述自由表面的运动。

三、Ale算法优缺点Ale算法作为一种综合利用了拉格朗日方法和欧拉方法的算法，具有以下优点：1. 可以准确地捕捉到流体的运动和变形，适用于模拟流体与结构相互作用等问题。

2. 通过移动网格节点的方式，可以避免网格变形过大导致计算不稳定的问题。

3. 在多相流和自由表面流动等问题中，可以更准确地描述界面的运动。

Ls-Dyna_负体积问题LS-DYNA FAQ 中英⽂版-Negative Volume 负体积2007年09⽉13⽇星期四下午 10:26泡沫材料的负体积(或其它软的材料)对于承受很⼤变形的材料，⽐如说泡沫，⼀个单元可能变得⾮常扭曲以⾄于单元的体积计算得到⼀个负值。

这可能发⽣在材料还没有达到失效标准前。

对⼀个拉格朗⽇(Lagrangian)⽹格在没有采取⽹格光滑(mesh smoothing)或者重划分(remeshing)时能适应多⼤变形有个内在的限制。

LS-DYNA中计算得到负体积(negative volume)会导致计算终⽌，除⾮在*control_timestep卡⾥⾯设置ERODE选项为1，⽽且在*control_termination⾥设置DTMIN项为任何⾮零的值，在这种情况下，出现负体积的单元会被删掉⽽且计算继续进⾏(⼤多数情况)。

有时即使ERODE和DTMIN换上⾯说的设置了，负体积可能还是会导致因错误终⽌。

有助于克服负体积的⼀些⽅法如下：* 简单的把材料应⼒－应变曲线在⼤应变时硬化。

这种⽅法会⾮常有效。

* 有时候修改初始⽹格来适应特定的变形场将阻⽌负体积的形成。

此外，负体积通常只对⾮常严重的变形情况是个问题，⽽且特别是仅发⽣在像泡沫这样的软的材料上⾯。

* 减⼩时间步缩放系数(timestep scale factor)。

缺省的0.9可能不⾜以防⽌数值不稳定。

* 避免⽤全积分的体单元(单元类型2和3)，它们在包含⼤变形和扭曲的仿真中往往不是很稳定。

全积分单元在⼤变形的时候鲁棒性不如单点积分单元，因为单元的⼀个积分点可能出现负的Jacobian⽽整个单元还维持正的体积。

在计算中⽤全积分单元因计算出现负的Jacobian⽽终⽌会⽐单元积分单元来得快。

* ⽤缺省的单元⽅程(单点积分体单元)和类型4或者5的沙漏(hourglass)控制(将会刚化响应)。

对泡沫材料⾸先的沙漏⽅程是：如果低速冲击type 6，系数1.0; ⾼速冲击type 2或者3。