LS-dyna中關于時間的問題

         LS-Dyna中有幾個關于時間的設置，分別是Database_Binary_D3plot中的DT、Control_termination中的EDNTIM、Control_timestp中的DT2MS，今天我們就以小球跌落為測試例子，來討論一下這三個關鍵字。 關注公眾號 CAE備忘錄，獲取更多學習資料。

                                                        

   首先，我們來看看關鍵字*Database_Binary_D3plot，其中DT是我們關心的參數，DT:=Time interval between outpus. 它表示輸出結果的間隔時間。

      該參數到底有什么影響呢，讓我們看看下面的圖表。首先，將其他所有參數不變的情況下，終止時間為4e-3s，改變DT，分別為4e-6s, 4e-5s, 4e-4s，得到計算前的評估時間和最后的計算完成時間。從表中數據觀察，評估時間和計算完成時間都相差不大，因此，DT的改變并不會大幅改變計算時間。

ENDTIM：4e-3s

DT	4.000e-06	4.000e-05	4.000e-04
estimated   clock time to complete	169   sec	177   sec	197   sec
Elapsed   time	1   min 4 sec	0   min 59 sec	1   min 1 sec

 

      下方的曲線圖是三種DT下的動能圖，從動能圖的比較可以看出，DT跨度越大，有效段結果越“尖”，真正體現有效碰撞的步長變得很少，因此結果也不怎么精確。另外，在DT=4e-4s時，由于DT與EDNTIM相差不大，結果都沒有看到回彈的部分，結果并不完整。這兩種情況觀察零件的應力或者應變結果，會變得不可靠。

                               

      為了更好的說明這個規律，將有效段進行放大，即將ENDTIM改為4e-4s，從該圖可以看出DT=4e-6s的結果曲線非常圓滑，DT=4e-5s可以明顯看到折線的痕跡，而DT=4e-4s根本沒有到最小動能點。因此，DT=4e-6s是較為理想的取值。

                                

        最后可以總結得出, DT這個參數不能大幅改變計算時間，但能影響輸出結果的精度。DT也不要過于取得很小，因為太小的值會在一些較大的模型結果提取時，會變得很慢。

       大家有沒有發現ENDTIM這個參數也對結果也是有一定的影響的。EDNTIM表示的是整個模型在現實中完成這個動作的物理時間。ENDTIM= Termination time.

                                   

      為此，我們也對ENDTIM這個參數進行以下討論，同樣，固定其他參數不變，ENDTIM分別取4e-2s, 4e-3s, 4e-4s，得到下面的圖表。通過表格可以發現，隨著ENDTIM不斷減小，計算評估時間和計算完成時間也不斷減少。

DT：4.000e-06s

ENDTIM	4e-2	4e-3	4e-4	4e-5
estimated   clock time to complete	1575   sec	169   sec	19   sec	1   sec
Elapsed   time	10   min. 34 sec	1   min 4 sec	0   min 8 sec	3   sec

 

      從能量曲線圖來看，ENDTIM=4e-2s, 4e-3s時，有效段的時間比較“尖”，在整體時間范圍內占比相對較小，因為DT是一樣的，有效段時間步長會少，所以結果精度也隨之降低；在ENDTIM=4e-5s時，是因為時間過于小，小球根本沒有完成碰撞的過程，有效段時間根本不存在，得到的結果沒有任何意義；而在ENDTIM=4e-4s時，有效段占比相對合適，曲線較為平滑，結果精度相對較高。

                             

        ENDTIM不僅能決定計算時間，而且還能決定結果精度（但不是主要原因）。一般像這種速度很快的碰撞問題基本都在幾個毫秒之內就能完成，質量越重需要的時間就越長。而DT是直接關系到結果的精度問題。因此，選擇合適的ENDTIM和DT是非常關鍵的。最后給大家一個建議，對于不太確定的終止時間可以先用小的時間去試，這樣計算時間會較快，更加方便得到理想的終止時間。

最后，我們來討論一下計算時間步長的的問題。時間步長在關鍵字中主要由DT2MS參數決定。         

                                 

      當DT2MS < 0時，初始時間步長將不會小于TSSFAC*丨DT2MS丨，質量只是增加到時間步長小于TSSFAC*丨DT2MS丨的單元上。當質量縮放可接受時，推薦使用這種方法，可以加快計算速度。用這種方法時質量增加是有限的，過多的增加質量會導致計算任務終止，一般不小于5%即可，增加的質量和增加質量的百分比可以在計算文件message中可以查看。

      當DT2MS > 0時，初始時間將不會小于DT2MS。單元質量增加或減小以保證每個單元的時間步長都一樣。這種方法雖然不會因為過多的增加質量而導致計算終止，但結果可能會失真。默認為0.0，不進行質量縮放。

在顯示分析中，穩定的時間步長通常是1e-7到1e-9量級之間，穩定的時間步長與單元尺寸及材料的固有頻率有關，單元最小尺寸越大，時間步長越大；材料密度越大，時間步長越大，時間步長增大可以提高計算速度。

        另外，在ANSA或者其他網格劃分軟件中通常會有一個crash time step的網格質量標準，下面是截取ANSA的crash time step 的計算公式，該公式很好的表現出單元尺寸和材料與時間步長的關系。大家在劃分網格時按照自己給定的時間步長標準，并設置對應的DT2MS，一般都不會出現質量縮放超過5%的情況。關注公眾號 CAE備忘錄，獲取更多學習資料。