隱式計算
關注創建者：段譽 創建時間：2019-07-25
隱式計算的視頻教程
基于ANSYS/LS-DYNA的巖石單孔爆破數值模擬
課程內容： （1）workbench建模 （2）APDL隱式計算 （3）APDL顯式計算，導出k文件 （4）求解器求解 （5）LS-prepost后處理
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基于ANSYS/LS-DYNA的巖石雙孔微差爆破數值模擬
課程內容： （1）workbench建模 （2）APDL隱式計算 （3）APDL顯式計算，導出k文件 （4）求解器求解 （5）LS-prepost后處理
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采用LS-DYNA完成鳥撞發動機葉片
目錄 第一章受力分析+仿真效果展示 ? ? ?應力初始化結果（由旋轉離心力產生的結構變形和初始應力） ? ? ?鳥撞效果 第二章發動機葉片結構初始變形和初始應力的實現 ? ? ?方法1 通過dynain方式實現兩步實現（dynain文件的生成和導入方法）? ? ? 第三章發動機葉片結構初始變形和初始應力的實現? ? ? ? ? ?方法2 通過方式一步實現（基于隱式計算的動態松弛
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隱式計算的實例教程
昨日展示了三維的對比情況，因此這里對比針對二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應力狀態和單元類型）
模型包含500個晶粒，60000個單元，使用平面應變三節點單元（CPE3）
對比指標：等效應力分布，累計剪切應變分布，滑移系統當前強度分布
結果如下（默認左側為顯式結果，右側為對應的隱式結果）：
拉伸情況：
等效應力分布;
累計剪切應變分布:
滑移系統當前強度分布:
剪切情況：
等效應力分布;
累計剪切應變分布:
滑移系統當前強度分布:
可以看到使用隱式計算結果與顯式計算結果幾乎一致，然而顯式的優勢是顯而易見的，尤其是在模擬高速沖擊以及其他類似的接觸問題
模擬多晶沖擊的視頻效果如下（隱式計算無法收斂，而顯式可以輕松完成）
模擬效果可以在公眾號查看
展開 新的隱式解計算技術也已經整合至 FLOW-3D, 打破長期使用顯式解計算的傳統，新的隱式解計算功能可以由使用者自行指定于特定的網格區域，而不會影響到計算的精確度。采用此方法可以加快 50% 以上。
如果采用傳統的顯示解技術，高壓鑄造的澆口位置必須以非常短的時間步距計算才能得到結果。V9.2 版新的局部隱式解計算可加速此充填仿真 70%。
這是關于LS-DYNA的顯式與隱式計算地 ppt 講義。
顯式隱式.rar
隱式－顯式順序求解.rar
概述：采用UEL接口二次開發實現八節點單元，考慮BBAR修正，避免體積自鎖，對標ABAQUS自帶的C3D8單元，計算的剛度矩陣、質量矩陣和阻尼矩陣均與ABAQUS保持一致。并且采用UMAT子程序進行應力和應變數據的可視化，計算的應力應變數據同樣與ABAQUS保持一致，可視化效果同ABAQUS。以方塊的受動力簡諧荷載為例，采用上述程序，應用動力隱式計算分析步，最終計算的位移、應變等時程曲線均與ABAQUS保持一致。
（）模型信息
模型尺寸為10x10x10，彈性模量1e10，密度2000，泊松比0.25，荷載和邊界條件示意圖為：
一面的所有節點均固定。另一面所有的節點施加簡諧荷載，簡諧荷載曲線為（詳細的參數見附件）：
計算的網格圖為：
網格尺寸為1，共計10x10x=1000個單元。總的計算時長為1s，這只固定增量步長為0.01s，所以總增量步數為100。
（）計算結果
以上面網格圖中中間角點為例，提取加載向位移時程曲線如下圖：
0.89s時刻x向應力云圖為：
注：左一為ABAQUS計算結果，中間為umat實現線彈性各向同性本構計算結果，右一為UEL+UMAT計算結果，后面的云圖也是這樣排布。
0.89s時刻y向應力云圖為：
寫文字好麻煩，不寫了！放個動圖算了，有興趣的移步附件。
展開 板材表面受到靜壓力，分別使用顯式算法和隱式算法計算變形情況；
1：顯式算法
計算時間5 hours 14 minutes 27 seconds
深度數值:2.713mm
2：隱式算法
計算時間1 hour 13 minutes 26 seconds
深度數值:2.708mm
如果是準靜態計算，建議用隱式算法，結果差不多，但是時間節省很多！！！！！
而且從結果分布看，隱式的更精確!
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零侵入式代碼重構</h3><ul><li>多維數組底層訪問優化：用多級指針替代傳統類封裝，減少隱式索引計算；編譯器指令嵌入：通過`pragma omp simd`等編譯制導語句引導編譯器生成高效機器碼。
/msimage/202510/9c0614390e9ecdd5668a95d6081978b2.png"> </p><p><br></p><p> 使用LS-PrePost前處理生成的計算K文件，測試了多個版本的SMP和MPP求解器，可以發現，板材殼單元重力計算，每個大版本的結果多少都有些差異，同一個大版本的計算結果基本一致，因為是雙精度隱式計算
接觸靜力分析收斂的解決方案《案例》10個月前
（5）
6、接觸區域網格細化1mm改為0.5mm，結果與（1）一致
7、打開自動穩定，指定阻尼因子（specify damping factor）0.0002，沿用細化網格模型，結果比較好點，但是還不能計算收斂
（6）
8、使用動力隱式計算求解，應用準靜態等其它均無法達到計算收斂。還包括接觸切向無摩擦。
那么，接下要如何去改善計算收斂？
基LS-DYNA的超薄件拉延及回彈分析10個月前
從這個例子也可以看出，目前采用顯式拉延+隱式回彈的計算方式，雖然可以出結果，但是精確度還是需要進一步考量的； </p><p><br></p><p class="ql-align-justify">本文原創首發自公眾號：阿毅工作室，轉載請注明出處！
注意到顯式動力學分析具有較高的計算效率，且計算結果與隱式算法接近，計算精度完全可以滿足工程需要，并且顯式動力學不存在收斂問題，在求解復雜接觸，大變形等問題上具有天然的優勢，因此筆者推薦采用顯式動力學求解材料加工問題。但也應該注意到，在某些簡單問題上，隱式算法其實式更加穩健的，求解精度更高的，需要大家根據經驗進行判斷。
l 模型尺寸增加時，顯式方法比隱式方法節省大量計算成本。
3．穩定極限
l 穩定極限是保持精度的最大時間增量，ABAQUS/Explicit自動控制其值以保持穩定性。
l 材料剛度增加穩定極限降低，密度增加則提高；單一材料網格中，穩定極限與最小單元尺寸大致成比例。
4．阻尼應用：應用質量比例阻尼減弱低階頻率振蕩，剛度比例阻尼減弱高階頻率振蕩。
的前防撞梁子系統耐撞性分析探討
程生 | 合肥國軒高科動力能源有限公司 仿真工程部前瞻性研究主管
演講主題：自適應ISPG方法在動力電池包涂膠工藝仿真中的應用
周祝龍 | 奧托立夫（上海）汽車安全系統研發有限公司 高級仿真工程師
演講主題：LS-DYNA電磁分析方法在安全帶領域的應用
施金金 | 延鋒國際汽車技術有限公司 FEA工程師
演講主題：LS-DYNA隱式計算汽車座椅
參考文獻：《Influence of texture distribution in magnesium welds on their non-uniform mechanical behavior: A CPFEM study》
主導孿晶重定向（PTR）方案作為目前處理HCP晶格結構的多晶材料孿晶模擬中最常使用的方案被廣泛討論，然而晶體取向旋轉過程可能會造成模擬的收斂性問題，選擇一個相對穩定的本構框以及迭代變量對模擬計算效率的提升是有意義的
（）結論
在動力隱式計算中，采用固定增量步長時，關鍵字“cload”后面的荷載幅值，并不是ABAQUS并不是ABAQUS施加在結構上所有增量步的荷載總和數值，而是每一步都會施加在結構上的荷載。
（）推廣與討論
那么這個結論適不適用于位移邊界條件呢？再次設計算例。
雅克比矩陣推導過程
本構子程序逐行解讀
主要包括了UMATs基本功能、UMATs結構、函數解讀、主程序逐行解讀等；
主程序代碼逐行展開解讀
3.UMATs改寫VUMATs方法
UMAT主要應用于隱式分析，而對于大變形接觸問題，隱式分析往往計算效率較低。對于接觸、碰撞、沖擊等問題采用VUMAT往往具有更高的計算效率和收斂速度。
