第二章 LS-DYNA接触算法
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LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯•利沃莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)J.O.Hallquist博士主持开发,时间积分采用中心差分格式,当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应,是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网PubicDomain公开发行,因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言,LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年,J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司(Livermore Software Technology Corporation),LS-DYNA开始商业化进程,总体来看,到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
以下为LS-DYNA初学者常见的问题:一、LS-DYNA与市面上其它的前处理软件兼容性如何?解答:由于LS-DYNA是全球使用率最高的结构分析软件,因此其它的前处理软件与LS-DYNA是完全兼容的。
在此要强调的是:LS-DYNA的官方前处理程序为FEMB,因为FEMB是专门为LS-DYNA量身订作的前处理程序,有许多设定条件及架构逻辑是其它前处理软件所难望其项背的,为了避免在学习LS-DYNA的过程及操作上产生困扰,强烈建议使用者采用原厂出品的FEMB来做为LS-DYNA的前处理工具,使用者必定更能体会LS-DYNA直觉式的设定与强大的分析能力。
.二、LS-DYNA似乎很重视「Contact Algorithm」,这是为什么?解答:是的,LS-DYNA很早以前就已经发展「接触算法」,这是因为基础力学所分析的对像均只考虑「力的受体」,故输入条件皆为外力量值。
然而在真实情况下,物体受力通常是因为与其它的物体发生「接触」(Contact)才受力,此时外力量值是无法预期的,应该输入的条件往往都是几何上的接触条件。
LS-DYNA接触定义介绍Engineering Technology Associates, Inc. (China)彭冰元2014.11.12⏹Contact●LS-DYNA中接触发展历史;●接触中的某些概念;●接触的类型;●参数介绍;●Tied 接触;●接触控制参数;●接触结果的输出;●初始穿透;●定义接触的注意事项;⏹Contact●发展历程:LS-DYNA,1976年引入接触设置一开始3d接触算法只能在显式算法中使用初始接触设置主要为了武器开发现在己经广泛应用于各个领域参考:“Sliding interface with contact-impact in large-scale lagrangian computations”-dr. Johnhallquist, etal,1984⏹Contact中的一些概念●接触的重要性:基础力学所分析的对像均只考虑「力的受体」,故输入条件皆为外力量值然而在真实情况下物体受力通常是因为与其它的物体发生「接触」(Contact)才受力,此时外力量值是无法预期的,应该输入的条件往往都是几何上的接触条件Parts 之间的碰撞/推压/滑移/摩擦,因为有完备的接触力学演算方式,LS-DYNA才得以真实的仿真现实环境的复杂结构行为, 允许分开的单元之间产生相互作用⏹Contact中的一些概念●接触的作用:允许分开的单元之间产生相互作用Parts 之间的碰撞/推压/滑移/摩擦Parts绑定在一起允许相互作用的单元分开相互作用结束时,接触的单元能顺利分开绑定在一起的单元在失效设置后能顺利分开⏹Contact中的一些概念●Slave&Master:在接触定义中有主面与从面的概念,一旦定义了一个接触对,程序检查从面的节点是否与主面的段发生接触。
从面考虑的是节点,所以对从面来说有限元模型是否是个连续体不是很重要,但对一些接触类型来说一般要求它的网格划分比主面更密主面上考虑的是段,可以是连续的网格也可以是不连续的网格⏹Contact中的一些概念●Self/Single Contact:部件每个部分可以发生接触没有’Master’只有’Slave’⏹Contact中的一些概念●Segment(段):壳单元段由壳单元的3或4个节点组成体单元段由体单元单元表面的3或4个节点组成⏹Contact中的一些概念●‘Shell Thickness’ & ‘Contact Thickness’:◆壳厚度◆定义在*SECTION_SHELL 或*ELEMENT_SHELL_THICKNESS◆壳厚度是物理上的厚度◆影响单元的刚度和质量◆接触厚度◆不影响壳的刚度和质量◆接触厚度的默认值=壳的厚度◆可以在*CONTACT或*part_contact中直接设置或缩放接触厚度◆影响穿透节点释放前的最大允许穿透深度⏹Contact中的一些概念●‘Shell Thickness’ & ‘Contact Thickness’:一般采取默认值(等于壳的实际厚度)对于automatic接触类型和自接触类型,无需更改;对于non-automatic接触类型,设置SHLTHK;✓EQ.0: thickness is not considered,✓EQ.1: thickness is considered but rigid bodies are excluded,✓EQ.2: thickness is considered including rigid bodies对于一些非常薄的零件,为防止接触失效,可以增加其接触厚度如对气囊,一般增加其接触厚度至1mm.调节*CONTACT中的SST、MST、SFST、SFMT参数(自动、非自动都可以调整接触厚度)✓SST\SFST for shell or beam✓MST\SFMT for shell only⏹Contact中的一些概念●Thickness Offset:“厚度偏置”其含义为两个接触表面,是从每个壳的中性面偏置半个厚度得到的。