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本文翻譯自官方文檔，原文鏈接：

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

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一、內能（Internal Energy）

       在LS-DYNA中，內能由每一個單元的應力和應變的六個張量分量計算而來：

       (IE)new  =  (IE)old +  sum over all six directions of (stress * incremental strain * volume)

       所有單元的內能總和即為整個系統的內能。

       此外，如果*CONTROL_ENERGY中的RYLEN=1，那么在內能計算中還會考慮由于剛度阻尼（*DAMPING_PART_STIFFNESS）所產生的內能耗散。

       若在殼單元中出現負的內能，可以通過以下幾個方面進行調整：

       1.在*CONTROL_SHELL中通過ISTUPD禁止殼單元厚度變薄；

       2.調用 TYPE =-2 （ *CONTROL_BULK_VISCOSITY），使程序考慮殼單元的體積粘性。

       3.對于出現了負內能的部件，對其使用關鍵字*DAMPING_PART_STIFFNESS，最開始嘗試的時候可以先試用一個較小得值，例如0.01。若RYLEN=2，那么由于剛度阻尼而產生的內能會計算到整體內能中去。（此句與上文矛盾，存疑）

二、總能量（Total energy）

       LS-DYNA可以輸出GLSTAT文件（*DATABASE_GLSTAT），其中記錄了系統的能量變化情況。在其中，總能量是以下幾種能量的總和：

       內能 internal energy

       動能 kinetic energy

       接觸面滑移能 contact (sliding) energy

       沙漏能 hourglass energy

       系統阻尼能 system damping energy

       剛性墻能rigidwall energy

       GLSTAT文件中的彈簧能和阻尼能是離散單元，安全帶單元內能和鉸接剛度相關能量的總和；內能則包括其他所有單元中的內能，彈簧能和阻尼能。所以，彈簧能和阻尼能（Spring and damper energy ）是內能（Internal energy）的一個子集。

       鉸接內能（joint internal energy ）由SMP 5453a 輸出到GLSTAT文件中，與*CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS無關，與*CONSTRAINED_JOINT_REVOLUTE中的罰函數剛度有關。在SMP 5453a版本之前，程序不會計算這一能量。

       與 *CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS有關的能量輸出到了JNTFORC文件中，并被包含在了GLSTAT文件的彈簧能和阻尼能（spring and damper energy）以及內能（internal energy）中。如前文所述，無論彈簧能和阻尼能是來自于鉸接剛度還是來自于離散元，他們都包含在了內能中。

       利用關鍵字*DATABASE_MATSUM可以將每一個部件的能量單獨寫入MATSUM文件中。

       當關鍵字*CONTROL_ENERGY中的HGEN選項設為2時，程序會計算并輸出沙漏能（Hourglass energy）。同樣的，當其中的RWEN和RYLEN選項分別設置為2時，程序會計算并輸出剛性墻能（ rigidwall energy）和系統阻尼能（system damping energy）。

       剛度阻尼能已經包含在了內能之中；而質量阻尼能（Mass damping energy ）則是系統阻尼能中的單獨一行。

       在970.4748版本之前，殼單元的體積粘性導致的能量耗散并未被程序計算，隨后官方會選擇將這種能量計算在能量平衡之中。

       當total energy = initial total energy + external work時，或者說，能量比值為1（total energy / (initial energy + external work)）時可以認為系統有完美的能量平衡。

        被侵蝕單元的相關能量不會被包含在History > Global energies選項，但是會輸出到GLSTAT文件中，用戶還可以通過ASCII > GLSTAT中的Eroded Kinetic Energy 和 Eroded Internal Energy選項來繪制其曲線。

       侵蝕能是與被刪除單元（內能）和被刪除節點（動能）有關的能量。一般情況下，在沒有考慮侵蝕能時，沒有單元刪除所對應的的能量比值為1；有單元刪除時則比值小于1。（注：因此在考慮了侵蝕能之后，單元刪除時能量比值才會等于1。）而被刪除的單元與能量比值為多少是無關的，因此只能是其他因素導致了此比值的增加，例如考慮了被刪除節點的質量。（此段存疑）

       當關鍵字*CONTROL_CONTACT中的選項 ENMASS設為2時，被刪除單元上的節點不會被刪除，那么此時侵蝕動能eroded kinetic energy就是0。

       History > Global中的總能量只是動能和內能的簡單相加，并不體現接觸能和沙漏能的作用。

若殼單元出現負的內能：

       見上文

若接觸能（ contact energy）為正：

       如果接觸模型中考慮到了摩擦的作用，那么此時接觸能的確應該是正值。如果接觸模型中沒有考慮摩擦作用，那么接觸能應該為一個較小的值（具體位置從面側和主面側能量之和），“較小”意味著接觸能為內能峰值的10%以內。

 若接觸能為負：

       突然增長的負值接觸能可能來源于未檢測到的初始穿透，解決辦法通常是仔細檢查幾何模型，并考慮適當使用殼單元厚度偏置。更多有關接觸能的信息參見LS-DYNA理論手冊 23.8.3節和 23.8.4節。

       當兩個部件相對滑動時，可能會出現負的接觸能，這和摩擦作用無關，而僅僅是由法向接觸力和法向穿透而導致的。當一個處于穿透狀態的節點從其對應的主面段移動到鄰近的不相連主面段時，程序就會檢測到突然的穿透行為，從而導致負的接觸能。

       假如GLSTAT文件中的內能和負接觸能以x軸相對稱，這說明問題可能不嚴重。只是很局部的問題，對數值模型有效性的影響不會太大。用戶可以通過查看部件的內能云圖來尋找問題所在，一般出現畸高內能之處就是出問題的地方。

       如果模型中定義了多個接觸，那么*DATABASE_SLEOUT可以單獨輸出每一個接觸處的能量變化，這樣就可以定位出現問題的接觸所在。

消除負接觸能的一些方法：

       可以在message文件中查看相關警告信息，以消除初始接觸；

       刪除冗余接觸設置，同一個接觸對之間只能定義一個接觸；

       減小時間步長系數；

       在接觸控制選項中設置SOFT=1 和 IGNORE=1，并將其他參數設為默認值；

       當接觸為segment-to-segment contact 時，對于具有尖銳邊的面，設置SOFT=2。此外在970版本中，當接觸對之間有相對滑動時，還可以設置SBOPT=4。對于邊到邊且SOFT=2的接觸，設置DEPTH = 5。注意，SOFT=2這一選項（尤其額外設置了SBOPT和DEPTH時）會提高計算成本，所以謹慎使用。

       不同模型的具體情況決定了可能還需要一些其他額外的設置。