模型穿透的案例
hypermesh中怎么檢查初始穿透？模型中出現初始穿透怎么辦？
模型網格節點與附近單元發生了穿透，結果有可能會與實際的運動有偏差，同時還會造成該穿透部位常出現接觸力的振蕩和接觸力的誤差。
最好的辦法是調整幾何模型，直接消除初始穿透，那么怎么查看穿透部位呢，在hpermesh中，可以通過Tools中的Penetration Check來查找。
如果你的模型已經畫好網格，那么重新調整幾何將會浪費大量的時間，在該部位穿透對整個分析結果影響不大的情況下，可以使用接觸設置來消除初始穿透的影響，具體設置如下：
1：在*CONTROL_CONTACT中設置IGNORE
2：在創建的接觸中打開AdditionalCards，選擇ABCD，A卡中設置SOFT為1或者2，這是對于兩個零件剛度差距大的情況下使用。C卡中設置IGNORE=1。其余卡片推薦默認值即可。
展開 abaqus2020-三維-顯示分析-通用接觸或接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋，單元穿透問題！！
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時，模型中出現明顯穿透，結果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，模型中出現少許穿透，結果相對合理，但不是最理想狀態！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，同時采用通用接觸+接觸對接觸時，模型中無明顯穿透，結果合理！
ANSYS LS-DYNA常見問題之Sliding Energy解答
在ANSYS LS-DYNA中，經常遇到Sliding Energy異常，作者在本文中分析了計算模型常出現的2種情況——初始穿透導致的Sliding Energy異常和由于SEGMENT接觸導致的Sliding Energy異常，并給出了對應的解決方法。
問題提出
負的滑移能存在2種情況
■ 第一種情況：GLSTAT中的滑移能在初始狀態就出現負值，如圖1所示。
圖1 第一種能量異常圖
■ 第二種情況：CAE工程師在利用ANSYS LS-DYNA進行計算時，很多時候會碰到圖2所示的狀況，嚴重的能量不平衡。內能、滑移能在計算前期表現還算正常，但是到計算后期，內能、動能、滑移能嚴重偏離，導致整個模型能量異常，計算結果不可信。
圖2 第二種能量異常圖
解決方案
第一種情況的解決方法（初始穿透）
在仿真模型中出現初始穿透，導致初始的滑移能為負值。仿真穿透模型如圖3所示。
產生機理：LS-DYNA在進行接觸搜索時，發現存在網格穿透問題，需要把穿透部分的節點移到不穿透的位置，這可以在LS-DYNA軟件中設置。如圖4所示，當把初始穿透清除后，其滑移能和整個模型能量表現正常（如圖5所示）。
圖3 存在初始穿透模型
圖4 清除初始穿透模型
圖5 第一種能量正常圖
初始穿透解決方法有以下幾種
l 手動調整單元節點
在進行模型網格劃分和設置零件厚度時必須確認是否存在干涉，即必須考慮殼單元的接觸厚度。
展開 ANSYS LS-DYNA常見問題之Sliding Energy問題
▲ 圖-2 第二種能量異常圖
解決方法
第一種情況的解決方法（初始穿透）
在仿真模型中出現初始穿透，導致初始的滑移能為負值。仿真穿透模型如圖-3所示。
產生機理：LS-DYNA在進行接觸搜索時，發現存在網格穿透問題，需要把穿透部分的節點移到不穿透的位置，這可以在LS-DYNA軟件中設置。如圖-4所示，當把初始穿透清除后，其滑移能和整個模型能量表現正常（如圖-5所示）。
▲圖-3 存在初始穿透模型
▲ 圖-4 清除初始穿透模型
▲ 圖-5 第一種能量正常圖
初始穿透解決方法有以下幾種
① 手動調整單元節點
在進行模型網格劃分和設置零件厚度時必須確認是否存在干涉，即必須考慮殼單元的接觸厚度。
如果發生穿透，可以從計算出的message或d3hsp文件中對關鍵字“initial penetrations”進行搜索，找到相關單元，然后調整單元節點，消除初始穿透。
展開 
Abaqus靜力學強度分析-接觸問題解決辦法（草稿版勿購） ￥99
<p>靜力學強度分析中，</p><p>經常會遇到結構初始不接觸，會導致計算報<strong>剛體位移</strong>；</p><p>或者自己裝配時<strong>初始穿透</strong>，這個穿透是不需要的；</p><p>還有就是過盈配合，模型初始穿透是需要的；</p><p>還有就是摩擦系數設置不合理，導致收斂困難；</p><p>還有就是動態不穩定，就比如插銷脫離瞬間；</p><p>等等</p><p>目前還處于想法階段，還未整理</p><p><br></p>
展開 Ansys Speos | 智能手環心率傳感器仿真
在二維模擬中，智能手環被推入手腕0.92mm，可以在\deformation\2D_Result下找到變形的層模型。
第五步，將變形后的組織結構導入Speos，啟動仿真
將二維變形圖層導入Speos，在Z方向上拉二維面來重建三維結構，可以在 “\deformation \deformation.scdocx”中找到重建的三維模型。
1.打開deformation.scdocx
2.運行Direct.1仿真
下圖是將智能手環推向手腕前后，傳感器接收到的信號對比(左圖:無變形，右圖:有變形)。總通量為0.36 lm(左圖)，1.83 lm(右圖)。仿真結果符合物理現實，當收緊智能帶時，其PPG傳感器有信號接收增強。
模型設置參考參數
在Workbench中導出和設置運動數據
在演示案例中，設計點是每秒的相對運動。需要注意的是， Motion和Speos中位移方向的定義是相反的。因此，Workbench中的數據代表了Motion輸出的逆值。“Y”方向表示垂直運動。在智能手環運動的運動仿真中，將人體組織和智能手環簡化為剛體，垂直位移應始終為正(否則意味著智能手環模型穿透)
由于模擬精度的原因，偶爾會出現較小的負值，在本案例中通常小于1E-4的數量級。在實驗設計的設置過程中，這些小的負值被忽略并用零代替。
展開 【案例】基于Radioss的 發動機下護板 落錘沖擊分析
分析流程主要有以下主要步驟：
一、網格劃分及質量控制
二、落錘模型創建及定義
三、單元屬性
四、材料
五、接觸的創建
六、邊界條件
七、輸出控制
下面 重點介紹一下 以上步驟中幾個關鍵點和注意事項。
一、網格劃分及質量控制
對于實體單元，Radioss求解器支持一階或者二階的四面體和六面體單元，其他的單元(例如金字塔單元、楔形單元)會通過退化的六面體單元表示，盡量不使用這些單元。
對于發動機下護板，模型 L/t＞20 ，所以使用中面模型，2D單元。
預計發生接觸的部位注意要控制單元質量。
二、落錘模型創建及定義
對于落錘模型，要注意使用Pbody進行剛性連接。
三、單元屬性定義
每個 component需要 定義 card image 為Part
常用的2D 單元屬性設置如下：
每個卡片以及對應的意思請參考help文檔。
3D實體單元屬性
四、材料
本次分析使用了兩種本構模型的材料Law2和Law36。
落錘的材料
發動機下護板的材料 Mat_Law36
自帶失效模式，如果設置了失效，則達到破壞條件是可以選擇刪除單元，最后呈現的是斷裂破壞的效果。
五、接觸創建和控制
接觸包含 沖擊部位的接觸 和 自接觸。
最基本的要避免網格交叉(intersection)。
中面模型，要考慮到模型的厚度，避免物理模型的穿透（penetration）。
如果有穿透，移動落錘位置。
設置接觸卡片
Igap=2
建議：Istf=2或4
六、邊界條件
將落錘 位置調整為剛好要發生接觸的時刻，然后計算此刻的速度。
給落錘 設置初始 速度 和 重力加速度。
展開 LS-Dyna的穿透問題解決建議
在LS-Dyna中初始穿透（initial penetration）會導致負的滑動界面能產生，同時由于并不是所有的從節點都會移到主表面上，存在的穿透節點將會導致不切實際的接觸行為。一般有以下三種方法可以解決初始穿透的問題：
（1）在建立模型時應當花費時間和精力避免有初始穿透，盡量保持接觸對中的接觸空隙（考慮殼單元的厚度），但對于復雜的模型，不可避免會出現初始穿透，此時可根據第一次遞交后程序給出的穿透信息（在 MESSAGE 和 D3HSP 文件中有詳細記錄），按照提示移動相關節點，調整計算模型，消除穿透；
（2）對于比較小的初始穿透問題，可以通過減小接觸厚度來解決，對應于 *CONTACT關鍵字中的控制參數SFST 和 SFMT。但由于縮小了接觸厚度，為保持接觸力的穩定，應相應增大罰函數剛度（控制參數SFS和SFM）。該方法只對很小的初始穿透效果好，對于大的初始穿透，可能會導致錯誤的結果；
（3）對于初始穿透問題，LSTC 公司在 LS-DYNA960 中增加了相關控制參數來處理該問題，在關鍵字
*control_contact 中有一參數 IGNORE，有多個選項可以控制、消除初始穿透，對應*CONTACT 關鍵字中也有相同的參數可以對單個的接觸對進行初始穿透處理。
展開 設計仿真 | Simufact Welding焊接工藝仿真網格劃分技巧
02 網格質量控制原則
較大的畸變網格或者不合理的網格大小比例，都會影響到Simufact Welding軟件的模擬質量，因此在進行網格過渡、細化、接觸區域網格劃分時，需要進行注意，主要涉及到以下幾點：
1、避免較大扭曲單元，這種類型的單元剛度系數較差，將會導致模擬不穩定，很容易產生網格穿透的畸變網格（單元的插值點將在單元外）。
尖銳網格
2、避免直接從焊縫處進行粗化過渡。如直接進行過渡，在模擬時該區域的溫度梯度將會變得很差
焊縫處直接進行粗化過渡
合理平滑網格模擬結果
3、控制相鄰網格大小比例≤2:1。若兩個部件間的單元比率較差，模擬將會變得非常不穩定，可能會崩潰。
相鄰網格比例過大
4、接觸區域網格，避免雙重交叉。因為Simufact Welding能夠進行網格不連續的模擬分析，但在接觸區域，若網格發生雙重交叉穿透，也會影響模擬精度和收斂性，左側為良好的網格接觸情況，右側為差的網格接觸狀態。
接觸區域網格示例
5、避免模型間的干涉穿透。在實際的CAD模型中，容易出現模型間的穿透和交叉，再此情況下，我們需要進對CAD模型進行優化調整；
干涉模型
展開 河南大學《Adv. Sci.》：高分子囊泡彈性對腦腫瘤靶向影響研究新進展
研究發現，彈性較小的囊泡具有更高的BBB穿透能力、更多的細胞攝取、更強的腫瘤滲透及富集。
研究人員首先利用不同的交聯劑對兩嵌段聚合物PEG-P(PFPMA)自組裝形成的囊泡疏水中間層進行交聯。在不改變囊泡結構的條件下，獲得一組大小、電荷相同的高分子囊泡。因囊泡內部交聯劑的不同，表現出不同的彈性。研究人員通過動態學模擬計算證明，高分子囊泡的彈性與交聯劑的剛性密切相關。最后，在囊泡表面修飾腦腫瘤靶向肽，比較不同彈性高分子囊泡的腦腫瘤靶向能力。
不同彈性的囊泡顯示出不同的細胞攝入能力。彈性大的囊泡被腫瘤細胞攝入較少，而彈性較小的囊泡則能更多的進入細胞。同時，體外的BBB穿透模型也顯示，彈性較小的囊泡具有更強的BBB穿透能力。為了比較不同彈性的囊泡在腫瘤組織內部的滲透能力，研究人員采用體外腫瘤球模型，比較不同彈性的囊泡在腫瘤球中的滲透深度。發現彈性小的囊泡滲透更深，有更強的腫瘤滲透能力。結合已有研究推斷，在彈性較小的情況下，囊泡形變能力較弱，有更多的靶向分子能夠與細胞膜表面受體結合，從而顯示出較強的細胞攝入能力。
同時，研究人員采用腦腫瘤原位荷瘤小鼠模型比較了該系列囊泡的體內腫瘤積累能力，發現在體內綜合因素的影響下，彈性較小的囊泡由于具有更強BBB穿透及細胞攝入與腫瘤滲透，在腦部積累更多。
該研究探究了不同彈性的聚合物囊泡對腦腫瘤靶向差異的影響，可為后續腦部疾病的納米載體設計提供參考。
展開 ADAMS仿真時穿透解決方法分享
可以防止仿真時因嵌入深度而導致穿透。
2、將penetrate depth調小，防止仿真時是因嵌入深度太大而導致的。
3、建模時盡量用adams本身的建模模塊建模，防止因導入時造成模型失真而容易穿透。尤其是帶有曲面的更是如此
4、若有出現穿透現象還可以調整一下仿真時間，放大仿真步數，有時步數太少也會出現穿透現象。
LS-DYNA在緩沖材料對沖擊響應的過程分析
2、模型說明：
為了提高計算效率，將包裝系統對產品的緩沖過程簡化為如圖結構，鋼球代表產品，泡沫體代表包裝緩沖系統。
泡沫的材料參數按照GB/T 8168—2008 包裝用緩沖材料靜態壓縮實驗方法進行壓縮實驗，測得聚乙烯泡沫應力-應變曲線，根據性能曲線轉化得到，具體如下圖。
①材料定義：
泡沫緩沖塊的結構尺寸為260 mm× 260 mm×100 mm，通過MAT5定義材料屬性。產品鋼球的材料為碳素結構鋼，密度為7850 kg/m2，彈性模量為210 GPa，泊松比為0.3，通過MAT20定義為鋼體。
②接觸定義：
模型的接觸面為緩沖墊與產品，接觸面為非線性實體接觸，選擇“Pure Penalty”懲罰函數方法對接觸面進行控制，阻止模型之間的穿透行為，接觸面采用主-從面接觸，且鋼球為主面，忽略摩擦作用。
③網格控制：
對于有限元分析，單元質量和尺寸直接影響到計算結果的精度和效率，模型緩沖體網格采用規則的六面體，球體采用mixed的四邊形，通過控制單元Size ，控制模型和計算效率。
④施加載荷與約束：
設置鋼球初速度為5 m/s ，方向垂直指向緩沖體，模擬產品跌落的沖擊載荷。模型重力加速度9.8 m/s2，方向指向地面，緩沖體下表面施加固定約束，設定仿真分析時間為100 ms。
⑤輸出設置：
通過database設置輸出控制，輸出單元、節點結果，同時輸出接觸力的時間歷程結果。
3、計算結果
計算過程中，最小步長為10e-8，結果如下圖所示。代表了沖擊緩沖的過程響應，能量曲線，總能量恒定，鋼球動能在沖擊過程能量減少，并轉化為泡沫的內能。代表沖擊力的變化過程，顯示了最大沖擊載荷及減緩歷程。
展開 行保頭碰模型lsdyna錯誤調試 ￥10
本次分析是基于一個行人保護頭碰模型，采用的是新版LS DYNA2023 MPP分析，過程中出現了幾個很奇怪的錯誤，最終耗費幾天調試成功，具體原因不清楚，也許是軟件出現了一些bug，解決方案僅供參考。
先來看一張調試正常的分析圖
error1：頭碰方向不能按局部坐標系定義方向進行
error2：頭部模型接觸分析發生穿透
error3: 計算不穩定而報錯
node # xxxxxxxx has out-of-range velocities
x-velocity= NaN
y-velocity= NaN
z-velocity= NaN
2.解決方案
展開 LS_DYNA接觸定義中soft選項的使用
模型當中的初始穿透在計算過程中會被保留，并以此作為基線來探測額外的穿透并以額外穿透量為基準計算接觸力。初始穿透不產生任何力。
如果在計算過程中接觸片分開到某一位置，使得當前穿透量小于初始穿透量，則程序以此較小得穿透量作為新的基線。這種算法處理網格不匹配的接觸問題非常有效，可以消除接觸對間的互相穿透。
材料力學頂刊！雙晶納米壓痕的多尺度位錯動力學模擬研究
目前多尺度位錯動力學壓痕模擬主要集中在二維模型上，三維單晶模型較少，而三維雙晶模型還未見報道。
近日，西南交通大學力學與工程學院張旭研究組與德國埃爾朗根-紐倫堡大學Michael Zaiser教授（西南交通大學“海外名師項目”專家）合作開展研究，論文第一作者碩士研究生陸宋江通過在三維單晶多尺度框架的基礎上引入可穿透晶界模型開展雙晶納米壓痕模擬，研究位錯與晶界的交互作用機理及晶界對壓痕響應的影響，建立了基于位錯塞積理論的壓痕尺寸依賴性模型，并從位錯結構演化信息分析了相關雙晶壓痕響應的內在機理。相關研究成果已在線發表在材料力學領域頂級期刊《Journal of the Mechanicsand Physics of Solids》（力學小區1區，IF=3.566）。
論文鏈接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022509618308950
傳統離散位錯動力學很難處理壓痕等復雜的邊界條件問題，而通過離散位錯動力學（DDD）與有限元耦合的多尺度方法是解決這一難題的有效途徑。因此，該研究采用多尺度位錯動力學框架來模擬壓痕問題。此外，為了分析壓痕中晶界與位錯的交互作用機理及其對壓痕響應的影響，研究者在多尺度框架中引入可穿透的三維晶界模型，該模型考慮位錯穿透晶界和晶界殘余位錯發射兩種機制，可有效地模擬位錯與晶界的交互作用。
模擬結果再現了雙晶納米壓痕實驗中通常觀察到的載荷-壓深曲線中兩次典型位移突跳現象（pop-in現象）。通過分析表明：第一次pop-in現象主要與位錯的第一次開動和增殖有關，預示著晶粒開始屈服并進入彈塑性狀態，而第二次pop-in則是由于塞積在晶界前的位錯瞬間穿透晶界導致應力下降產生的，這與實驗揭示的機理一致。
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