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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。
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。
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；。
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”InternalEnergy”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 anddamper 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。
在MATSUM 文件中能量值是按一个part 一个part 的输出的(参见*database_matsum)。
LS-DYNA 中的沙漏问题沙漏能是由于在显示分析中采用缩减积分造成的，所谓缩减积分就是单元计算时积分点数少于实际个数，这种操作能加快计算速度，但是会造成一种单元的零能模式，这就是沙漏。
计算要求沙漏能小于总能量的5％时才认为结果是可靠的。
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。
简单的说，就是在数学计算上成立，而在物理上或实际中不存在的一种现象。
此处，主要讨论在LSDYNA里CONTROL_HOURGLASS中，Hourglass coefficient的调整。
一般在模拟中，0.1是默认值，在模拟过程中，发现在0.1至0.2之间都可以保持稳定的低值。
模型如下：固定底边，在顶边节点上加载向上的力。
沙漏能明显时，如下图：现在CONTROL_HOURGLASS设置，Default hourglass viscosity type(IHQ)--- EQ.4: stiffness form of type 2 (Flanagan-Belyts chko);Hourglass coefficient(QH)---0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3沙漏能的变化如下图所示：在QH为0.15时，变形后的模型为：明显没有畸变出现，沙漏能得到了控制。
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。
