負(fù)體積
關(guān)注創(chuàng)建者：張夢濤 創(chuàng)建時間：2019-04-19
負(fù)體積的視頻教程
解決fluent動網(wǎng)格負(fù)體積—重疊網(wǎng)格技術(shù)
fluent的動網(wǎng)格一直是仿真過程的老大難，負(fù)體積分分鐘讓我們崩潰，那么拿什么拯救你呢，沒錯————————就是重疊網(wǎng)格！！
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LS-DYNA多孔切縫藥包定向斷裂控制爆破
分別介紹了單孔和多孔的切縫藥包定向斷裂控制爆破，并講解了如何利用小型重啟動技術(shù)避免切縫管的穿透和負(fù)體積等現(xiàn)象。前處理為ansys，后處理為ls-prepost。K文件在電腦端附件。有問題可在評論區(qū)交流。若對學(xué)習(xí)有幫助，期待5星好評。
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基于hypermesh的【整車模型搭建12】——冷卻系統(tǒng)
因為發(fā)動機(jī)外表面不規(guī)則，如果和水箱接觸可能發(fā)生穿透，計算過程中也容易出現(xiàn)負(fù)體積等錯誤，所以水箱用實體單元模擬，外面包一層共節(jié)點的殼單元。散熱器用殼單元模擬。各個部件之間主要通過rigid連接，風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸通過剛性單元連接和外殼連接。
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負(fù)體積的實例教程
負(fù)體積定義：Negative volume
負(fù)體積是由于element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判斷為負(fù)體積。
關(guān)于負(fù)體積的解決辦法？
負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變造成的，和網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系。有可能的原因和解決的方法大概有幾種：
（1）材料參數(shù)設(shè)置有問題，選擇合適的材料模式)
（2）沙漏模式的變形積累，嘗試改為全積分單元
（3）太高的局部接觸力（不要將force施在單一node上，最好分散到幾個node上以pressure的方式等效施加），嘗試調(diào)整間隙，降低接觸剛度或降低時間步。
（4）在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格refine。
（5）材料換的太軟,是不是也會出現(xiàn)負(fù)體積!
（6）另外也可以采用ALE或是euler單元算法，用流固耦合功能代替接觸，控制網(wǎng)格質(zhì)量。例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長。
（7）嘗試減小時間步長從0.9減小到0.6或更小。
經(jīng)驗總結(jié)：
時間步長急劇變小，可能是因為單元產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變而導(dǎo)致的負(fù)體積現(xiàn)象，如果采用的是四面體單元，你可以用網(wǎng)格重劃分的方法來解決。如果你采用的是六面體單元，那目前就沒有很有效的方法，可以試一下*ELEMENT_SOLID_EFG，那對機(jī)器的要求相對就會比較高了。
Q1:材料負(fù)體積解決方法（全面、有效）
材料負(fù)體積解決方法
在仿真中，通常有材料的大變形問題，如泡沫材料，由于單元大扭曲而出現(xiàn)了單元負(fù)體積，這種情況一般出來在材料失效之前。在沒有網(wǎng)格光滑和網(wǎng)格從劃分的情況下，ls-dyna有一個內(nèi)部的限制來調(diào)節(jié)lagrange單元的變形。負(fù)體積一般都會導(dǎo)致計算中止，除非你設(shè)置時間步長控制中的erode=1和設(shè)置終止控制中的dtmin為一非零數(shù)，這種情況下，出現(xiàn)負(fù)體積的單元將被自動刪除，計算也不會中止。
展開 負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變造成的，和網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系。有可能的原因和解決的方法大概有幾種：
（1）材料參數(shù)設(shè)置有問題，選擇合適的材料模式
（2）沙漏模式的變形積累，嘗試改為全積分單元
（3）太高的局部接觸力（不要將force施在單一node上，最好分散到幾個node上以pressure的方式等效施加），嘗試調(diào)整間隙，降低接觸剛度或降低時間步。
（4）在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格refine。
（5）材料換的太軟,是不是也會出現(xiàn)負(fù)體積!
（6）另外也可以采用ALE或是euler單元算法，用流固耦合功能代替接觸，控制網(wǎng)格質(zhì)量。例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長。
（7）嘗試減小時間步長從0.9減小到0.6或更小。
經(jīng)驗總結(jié)：
時間步長急劇變小，可能是因為單元產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變而導(dǎo)致的負(fù)體積現(xiàn)象，如果采用的是四面體單元，你可以用網(wǎng)格重劃分的方法來解決。如果你采用的是六面體單元，那目前就沒有很有效的方法，可以試一下*ELEMENT_SOLID_EFG，那對機(jī)器的要求相對就會比較高了。
Q1:材料負(fù)體積解決方法（全面、有效）
材料負(fù)體積解決方法
在仿真中，通常有材料的大變形問題，如泡沫材料，由于單元大扭曲而出現(xiàn)了單元負(fù)體積，這種情況一般出來在材料失效之前。在沒有網(wǎng)格光滑和網(wǎng)格從劃分的情況下，ls-dyna有一個內(nèi)部的限制來調(diào)節(jié)lagrange單元的變形。負(fù)體積一般都會導(dǎo)致計算中止，除非你設(shè)置時間步長控制中的erode=1和設(shè)置終止控制中的dtmin為一非零數(shù)，這種情況下，出現(xiàn)負(fù)體積的單元將被自動刪除，計算也不會中止。不過就算你如上設(shè)置了erode與dtmin，負(fù)體積有時候也會導(dǎo)致計算出錯停止。
一些常用的解決負(fù)體積的方法如下：
在材料出現(xiàn)大應(yīng)變的情況下增強材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中材料應(yīng)力。
展開 </p><p>建一個沙漏控制卡，選4號或6號，附給泡沫單元的part6</p><p>接觸中將soft改為1，將sfs和sfm改為0.1</p><p> </p><p>負(fù)體積的原因是由于單元畸變引起的，單元節(jié)點編號有一個順序，當(dāng)變形過大，或者不合理時， 某個或某些節(jié)點穿透所屬單元的面，造成負(fù)體積。對于接觸問題，控制收斂時，有時要設(shè)接觸反力或用其他辦法，把穿透接觸面的節(jié)點拉回去，這個反力過大時，單個時間步中，這個節(jié)點被拉回的位移就很大，穿透了所屬單元的面，這時就產(chǎn)生負(fù)體積，這時要減小時間步，或者修改接觸準(zhǔn)則，很多辦法，</p><p>這幾天我也遇到這個問題很困擾，是個接觸問題，材料都是彈性的，有幾個單元計算到某一時間步的時候就出現(xiàn)負(fù)體積，節(jié)點速度到12次方量級，而且前一步都很正常，變形都不大。負(fù)體積那里是六面體單元，表面蒙有一層殼模擬夾層結(jié)構(gòu)</p><p>這個典型是接觸時的負(fù)體積，修改一下接觸控制，減小穿透時的反力，還有你的節(jié)點速度太大，應(yīng)該減小時間步。</p><p>減縮積分的殼很容易產(chǎn)生沙漏，殼單元沙漏有可能產(chǎn)生負(fù)體積，你可以看看殼的變形就知道了，如果不是特別的情況，應(yīng)該不是由殼的沙漏引起的</p><p> </p><p>負(fù)體積的解決辦法之一：</p><p>stiffen up the material stress-strain curve at large strains 將材料的彈模取大</p><p> </p><p>Q8:關(guān)于實體單元負(fù)體積的問題</p><p>1:察看你的邊界約束條件是否正確</p><p>2:調(diào)整時間間隔,縮短時間步長</p><p>3:把單點積分該為全積分</p><p>4:重新選擇一下你的材料模型.</p><p> </p><p>Q9:負(fù)體積和速度超限怎么解決？
展開 嗯，出現(xiàn)了負(fù)體積了。出現(xiàn)了負(fù)體積了之后，這個軟件里面的時間就變成了預(yù)覽之后的真實時間，必須從新導(dǎo)入之前保存的case data才能重新進(jìn)行嘗試。
6、負(fù)體積的成因
由上面的視頻可以發(fā)現(xiàn)，在圓柱運動的過程中，圓柱上方的網(wǎng)格被擠壓的越來越厲害，當(dāng)圓柱擠壓的程度導(dǎo)致某一些網(wǎng)格線相互重疊交叉，負(fù)體積就會出現(xiàn)了，通俗點說就是網(wǎng)格變形的速度跟不上部件移動的速度，導(dǎo)致網(wǎng)格塌陷出現(xiàn)負(fù)體積。如圖 5所示，變形后的網(wǎng)格滋到了旁邊的網(wǎng)格里面去了（隨手一畫的）。
圖5 網(wǎng)格變形出現(xiàn)負(fù)體積示意
此外，如果網(wǎng)格質(zhì)量不好，也就是說，本來他質(zhì)量不怎么好，網(wǎng)格就存在缺陷，存在相互交叉的可能，然后一變形，馬上就壞掉了，因此，網(wǎng)格質(zhì)量也是一個負(fù)體積的原因，要尤其關(guān)注生成一套質(zhì)量高的網(wǎng)格。
7、解決辦法
1) 首先找到負(fù)體積的位置
找到負(fù)體積出現(xiàn)在哪里，找到病灶，才能治病。有些模型比較簡單，肉眼可見的地方去放大，比如我們這個模型，肯定是在圓柱邊界上方。圖 6為圓柱上方的負(fù)體積位置，白色的壁面和綠色的網(wǎng)格先出現(xiàn)了重疊，導(dǎo)致了負(fù)體積。
圖6 圓柱上方的負(fù)體積位置
對于復(fù)雜模型，肉眼不可見就需要通過軟件來標(biāo)記（mark）負(fù)體積的位置，這樣操作：19.2的版本中，GUI找到這樣的設(shè)置：Setting updomain>Adapt>Mark/Adapt cells>Iso value adaption，打開如下窗口，在Iso-values of中找到Mesh，下面選擇Cell Volume，然后點Compute，看看當(dāng)前的網(wǎng)格體積都是什么范圍，這里顯示的是一個負(fù)數(shù)到正數(shù)的范圍，說明有負(fù)體積的網(wǎng)格，然后在Iso–Min中輸入負(fù)體積最小值，Iso-Max輸入0，點擊Mark就可以標(biāo)記負(fù)體積的網(wǎng)格了。
展開 負(fù)體積定義？
負(fù)體積是由于element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判斷為負(fù)體積。
關(guān)于負(fù)體積的解決辦法？
負(fù)體積多是網(wǎng)格畸變造成的，和網(wǎng)格質(zhì)量以及材料、載荷條件都有關(guān)系。有Y&@ n(T4JO
可能的原因和解決的方法大概有幾種：
（1）材料參數(shù)設(shè)置有問題，選擇合適的材料模式仿真分析,有限元,模擬,計算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluentf9P X-T1{*lq\ B i#i
（2）沙漏模式的變形積累，嘗試改為全積分單元www.simwe.comIK2z pU*|
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（3）太高的局部接觸力（不要將force施在單一node上，最好分散到幾個node上以pressure的方式等效施加），嘗試調(diào)整間隙，降低接觸剛度或降低時間步。
（4）在容易出現(xiàn)大變形的地方將網(wǎng)格refine。SimWe仿真論壇$eK&y)W;R C-Op
（5）材料換的太軟,是不是也會出現(xiàn)負(fù)體積!
（6）另外也可以采用ALE或是euler單元算法，用流固耦合功能代替接觸，控制網(wǎng)格質(zhì)量。例如在承受壓力的單元在受壓方向比其他方向尺寸長。仿真分析,有限元,模擬,計算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent/J)Zq0?3x R W#Aph
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（7）嘗試減小時間步長從0.9減小到0.6或更小。JrXHk)C7Bc
經(jīng)驗總結(jié)：
時間步長急劇變小，可能是因為單元產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變而導(dǎo)致的負(fù)體積現(xiàn)象，如果采用的是四面體單元，你可以用網(wǎng)格重劃分的方法來解決。
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負(fù)體積的最新內(nèi)容
適合人群
正在被流固耦合“負(fù)體積報錯、不收斂”折磨的碩士和博士研究生。
需要做入水、出水航行體結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究人員。
附注： 本算例模型已調(diào)通。可以direct message。下單前仔細(xì)閱讀。提供3-5次答疑。
ABAQUS對于不同的網(wǎng)格，在描述單元內(nèi)節(jié)點排序的時候是有專門規(guī)律的，如果搞錯了生成的單元就是負(fù)體積。
開發(fā)算法
對于層合板而言，我們知道它是一層一層的，像魔方一樣。
1. 基本思路
整個建模過程的基本思路是從二維平面網(wǎng)格出發(fā)，通過坐標(biāo)擴(kuò)展生成三維實體網(wǎng)格，然后為每一層單元指定相應(yīng)的材料方向，最后按照ABAQUS的inp文件格式要求組織輸出。
完成約65萬網(wǎng)格生成后，通過Mesh Quality檢查模塊驗證正交質(zhì)量（Orthogonal Quality>0.15）、面網(wǎng)格增長率（<1.5）等指標(biāo)，對診斷出的0.05%負(fù)體積單元采用Smooth工具進(jìn)行局部重構(gòu)。
翹曲殼單元的算法公式選擇11個月前
采用 Co-rotational 應(yīng)力更新，單元坐標(biāo)系統(tǒng)置于單元中心，基于平面單元假定，所以<strong>對于翹曲的幾何體不適用（容易負(fù)體積）</strong>，參考 BWC 殼公式。建議在大多數(shù)的分析中使用。
若存在負(fù)體積網(wǎng)格，需調(diào)整局部尺寸或重新劃分。
2.2 命名選擇（Named Selections）
關(guān)鍵命名組定義
Inlet：選擇流體域前端面，指定為速度入口。
Outlet：選擇流體域后端面，指定為壓力出口。
Blade：隱藏其他部件后框選所有葉片表面，指定為固定溫度邊界。
對網(wǎng)格進(jìn)行翹曲度和負(fù)體積檢查，如下圖，負(fù)體積為零，翹曲度滿足要求，生成的網(wǎng)格導(dǎo)入到FLUENT進(jìn)行后處理參數(shù)設(shè)置及分析計算。
網(wǎng)格及內(nèi)部切面網(wǎng)格（六面體結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格）
對網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查如下：
網(wǎng)格質(zhì)量檢查
經(jīng)過檢查，網(wǎng)格的縱橫比、翹曲度和最大最小角度都符合要求，網(wǎng)格質(zhì)量極好。
background-color: rgb(246, 246, 246);"><em>LS-DYNA求解 </em></strong><span style="color: rgba(0, 0, 0, 0.88); background-color: rgb(246, 246, 246);">過程中，</span>經(jīng)常會出現(xiàn)奇奇怪怪的問題，例如，求解時間過長、求解時間在慢慢變長（與初始預(yù)計時間相比）、節(jié)點速度無窮大、負(fù)體積
<h2>①壓縮仿真（材料飛濺）</h2><h2>②負(fù)體積過多（單元畸形）elements eroded due to negative volume</h2><h2><br></h2><h2><br></h2><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<hr>
</div><p><br></p><div contenteditable
</p><p class="ql-align-justify"> 由于炸藥起爆過程中涉及到網(wǎng)格的大變形，采用Lagrange算法進(jìn)行計算時，易出現(xiàn)小網(wǎng)格步長銳減、負(fù)體積計算終止等問題。
由于炸藥起爆過程中涉及到網(wǎng)格的大變形，采用Lagrange算法進(jìn)行計算時，易出現(xiàn)小網(wǎng)格步長銳減、負(fù)體積計算終止等問題，相比之下，ALE算法具有顯著優(yōu)勢。
