LS-DYNA中的操作及設置(一)(精度控制,單位制,截面,雙精度)


本文翻譯自官方文檔,原文鏈接:

https://www.dynasupport.com/howtos/general


一、精度控制(accuracy)

       除了沙漏控制之外,若程序沒有進行中點應變的計算(mid-point strain calculation),那么同樣有可能會在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生應力(create stresses in a rotating system),從而得出一個較差的計算結果。要實現(xiàn)中點應變的計算,需要使用*CONTROL_ACCURACY這一關鍵字,并將第一個參數(shù)設為1。此時程序?qū)謩e在n+1/2和n+1進行兩次應變-位移矩陣,同時計算成本將會增加25%。對于顯式計算,由于其n+1/2(對應的矩陣)和n+1(對應的矩陣)幾乎相同,所以不需要進行精度的額外控制。對于時間步長超過了1000倍的隱式分析,*CONTROL_ACCURACY就很重要了;如果計算模型中有旋轉(zhuǎn)的物體,那就必須使用這一設置。

二、統(tǒng)一單位制(Consistent units)

       在LS-DYNA中需要設置統(tǒng)一的單位制:

       1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit

       1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^2

       1 density unit = 1 mass unit / (1 length unit)^3

       下表給出了一些常用單位制以及鋼的密度和彈性模量作為參考,其中GRAVITY是重力加速度。

QQ截圖20190423113600.png

                                                     MPH:英里每小時;KMPH:公里每小時

三、截面(Cross section)

       一個模型的截面由一個節(jié)點集合以及一個或多個單元集合組成,單獨的節(jié)點集或單元集都無法構成截面。一個準確的截面包括定義切割面的節(jié)點以及位于切割面上和切割面一側(cè)的可變形單元。剛體單元對截面沒有貢獻,所以截面只包括變形體單元。

       當用戶使用*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE中的PLANE選項進行截面的定義時,LS-DYNA 程序會選擇構成截面的節(jié)點和單元,并輸出到D3HSP文件中以interface definition開頭的字段中。

       *DADABASE_SECFORC給定了截面力和力矩的輸出時間間隔,并可以在全局坐標系或者以某一剛體或加速度傳感器為基準的局部坐標系中輸出。

       除此之外,還可以在LS-PREPOST中利用SPLANE選項來定義截面并獲得截面上的力和力矩,此時截面是固定在空間中的。操作步驟為:SPLANE > 給定截面的位置(define location of cross-section) > CUT > FORCE > 選擇輸出的力或力矩的類型(select force or moment component) > PLOT。使用 LS-PREPOST中的SPLANE時,截面在空間是固定的,不隨變形材料的移動而移動,也就是說被切割的單元集合隨著模型的變形是可變的(FixM不會起到作用)。同時,程序只會輸出未被隱藏部件的力的信息。

四、雙精度(Double precision)

       單精度、雙精度程序的文件名分別包含_s和_d字樣。雙精度程序的運行時間大概比單精度程序多30%(不同平臺會有不同)。

       我們并不會總是預先知道某一計算模型是否需要進行雙精度運算,唯一的辦法就是同時用單雙精度進行計算,看看是否會對計算結果產(chǎn)生影響。通常情況下隱式分析會比顯式分析更為敏感。

       在某些情況下需要進行雙精度運算:

       1.時間步數(shù)很大的顯式分析,例如200000次時間步(2000000僅僅是可度量的范圍,任何一個給定分析模型的時間步數(shù)都可能超過這一數(shù)值)。數(shù)值截斷導致后期模型計算不準確的原因有很多(此句存疑),其中一個可能的原因是:隨著計算進程的發(fā)展,節(jié)點增量位移和總位移之比會越來越小。也就是說,此時更新后的總位移沒有足夠用來精確計算后期增量位移的位數(shù)。

       2.使用線性單元算法的隱式分析。

       3.特征值分析。

       4.使用單精度程序計算出來的結果不令人滿意的任意模型。

       對時間步的考慮:

       我們需要關注的最重要的一點是時間步長要足夠小,以實現(xiàn)足夠的計算穩(wěn)定性。若無法保證穩(wěn)定性,那么考慮計算精度就沒有任何意義。

       假如用戶非常保守,大大降低了時間步長(一個或兩個數(shù)量級),那么除非使用雙精度計算,否則會影響到計算精度。

       輸出plot文件時注意

       使用雙精度運行計算任務時,程序輸出的文件也將是雙精度的。由于輸出文件的大小是原來的兩倍,所以在使用FEMZIP 或 plotcprs等進行后處理時會出現(xiàn)一些問題。因此使用雙精度程序計算時,應該以32位格式輸出相關文件。

       設置方法:

       1.修改K文件: *DATABASE_FORMAT, IBINARY=1

       2.修改環(huán)境變量: export LSTC_BINARY=32ieee

       3.使用命令行: e. g. ls971 i=input 32ieee=yes



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