初始穿透的案例
hypermesh中怎么檢查初始穿透？模型中出現(xiàn)初始穿透怎么辦？
模型網(wǎng)格節(jié)點與附近單元發(fā)生了穿透，結(jié)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(xiàn)接觸力的振蕩和接觸力的誤差。
最好的辦法是調(diào)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(jīng)畫好網(wǎng)格，那么重新調(diào)整幾何將會浪費大量的時間，在該部位穿透對整個分析結(jié)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(chuàng)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 在LS-PrePost中查找并刪除初始穿透
(Penet = Penetrations)
圖-14 C2500 發(fā)動機罩上的穿透
4、消除 LS-PREPOST 中的初始穿透
通過將穿透節(jié)點向遠離穿透的方向移動，可以自動去除穿透。
在LS-PREPOST中，您可以將穿透節(jié)點移動每個節(jié)點穿透距離的百分比。默認值是移動100%的穿透距離。這將移動一個節(jié)點，如圖-5所示，完全不穿透。
但是，如果兩個殼體元件是平行且穿透的，如圖-15所示，若將所有穿透節(jié)點移動100%的穿透距離，則兩個元件之間會有間隙。在這種情況下，移動50%的穿透距離可使節(jié)點移除穿透。要確保移除穿透后沒有間隙，請使用“移動50%的Penet”，然后讓LS-PREPOST 迭代，直到刪除所有穿透。
圖-15 兩個平行的殼單元相互穿透
在LS-PREPOST中自動固定穿透時，可以禁止任何節(jié)點移動。這是通過切換“鎖定節(jié)點”并選擇不允許LS-PREPOST移動節(jié)點完成的。這些節(jié)點不會由LS-PREPOST移動。
對于機罩示例，外部的所有節(jié)點都通過切換“鎖定節(jié)點”進行鎖定，然后按部件選擇節(jié)點，選擇部件，然后單擊“修復”，LS-PREPOST將移動未鎖定的穿透節(jié)點。經(jīng)檢查，發(fā)動機罩現(xiàn)在沒有穿透。
如果節(jié)點被鎖定并穿透另一個單元，則穿透單元上的節(jié)點將被移動，以便鎖定的節(jié)點不受穿透。例如，圖-16中的穿透節(jié)點被用戶鎖定，然后下部單元上的所有節(jié)點都會從穿透位置向下移動，與鎖定節(jié)點未鎖定時的距離相同。這是移動非穿透節(jié)點的唯一情況。
圖-16 鎖定的節(jié)點穿透外殼元件
展開 緊密配合：驗證接觸初始穿透選項
驗證接觸初始穿透選項。采用缺省值和漸進化穿透選項求解一個大的初始穿透接觸分析，比較結(jié)果。
在LS-PrePost中查找并刪除初始穿透
▲ 圖-3 Shell邊到邊穿透（有交叉邊緣情況）
▲ 圖-4：shell邊到邊穿透（但沒有交叉邊緣）
節(jié)點表面穿透/ Node-surface penetration
如果節(jié)點與Shell的接觸距離內(nèi)有穿透力，如圖-5所示：
▲ 圖-5：節(jié)點正在穿透Shell單元
則實體單元中的節(jié)點也是穿透的。
▲ 圖-6 穿透固體單元的節(jié)點
在 LS-PREPOST 中查找交叉邊緣
在LS-PrePost的菜單欄 Applicatiom > Model Checking > Contact Check 中存在查找和刪除初始穿透的功能，如圖-7所示。
▲ 圖-7 Contact Check窗口
C2500 NCAC 型號上的發(fā)動機罩將用于演示初始穿透功能。
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(chǎn)生，同時由于并不是所有的從節(jié)點都會移到主表面上，存在的穿透節(jié)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(xiàn)初始穿透，此時可根據(jù)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(guān)節(jié)點，調(diào)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(guān)鍵字中的控制參數(shù)SFST 和 SFMT。但由于縮小了接觸厚度，為保持接觸力的穩(wěn)定，應相應增大罰函數(shù)剛度（控制參數(shù)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(jié)果；
（3）對于初始穿透問題，LSTC 公司在 LS-DYNA960 中增加了相關(guān)控制參數(shù)來處理該問題，在關(guān)鍵字
*control_contact 中有一參數(shù) IGNORE，有多個選項可以控制、消除初始穿透，對應*CONTACT 關(guān)鍵字中也有相同的參數(shù)可以對單個的接觸對進行初始穿透處理。
展開 ANSYS LS-DYNA常見問題之Sliding Energy解答
在ANSYS LS-DYNA中，經(jīng)常遇到Sliding Energy異常，作者在本文中分析了計算模型常出現(xiàn)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(tài)就出現(xiàn)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(nèi)能、滑移能在計算前期表現(xiàn)還算正常，但是到計算后期，內(nèi)能、動能、滑移能嚴重偏離，導致整個模型能量異常，計算結(jié)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(xiàn)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(chǎn)生機理：LS-DYNA在進行接觸搜索時，發(fā)現(xiàn)存在網(wǎng)格穿透問題，需要把穿透部分的節(jié)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(xiàn)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(diào)整單元節(jié)點
在進行模型網(wǎng)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(xiàn)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(chǎn)生機理：LS-DYNA在進行接觸搜索時，發(fā)現(xiàn)存在網(wǎng)格穿透問題，需要把穿透部分的節(jié)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(xiàn)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(diào)整單元節(jié)點
在進行模型網(wǎng)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(fā)生穿透，可以從計算出的message或d3hsp文件中對關(guān)鍵字“initial penetrations”進行搜索，找到相關(guān)單元，然后調(diào)整單元節(jié)點，消除初始穿透。
展開 從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅳ
案例19：使用LS-DYNA過盈配合接觸算法消除零件之間的初始穿透
模型說明：本次視頻介紹如何在LS-DYNA中采用過盈配合接觸算法消除零件之間的初始穿透，重點講解*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE_INTERFERENCE和*MAT_RIGID關(guān)鍵字的參數(shù)含義和使用方法。案例模型為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其中，內(nèi)圈圓環(huán)零件，使用*MAT_RIGID剛體材料本構(gòu)進行定義其力學特性，并約束其全部自由度，外圈為Solid零件，使用彈塑性材料本構(gòu)定義其力學特性。兩個part存在初始的結(jié)構(gòu)穿透。通過上述關(guān)鍵字中的LCID1和LCID2參數(shù)，定義了隱式計算和顯示計算的接觸剛度縮放曲線，完成加載，進行計算分析，消除兩個零件之間的初始穿透。
完整展示：使用LS-DYNA過盈配合接觸算法消除零件之間的初始穿透??
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案例20：LS-DYNA零件跌落分析
模型說明：本視頻介紹如何在LS-DYNA中對零件開展跌落分析，重點講解了*RIGIDWALL_GEOMETRIC_FLAT_DISPLAY，*INITIAL_VELOCITY_GENERATION和*LOAD_BODY_Z關(guān)鍵字的參數(shù)含義和使用方法。案例模型為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，使用彈塑性材料本構(gòu)定義其力學特性。采用*RIGIDWALL_GEOMETRIC_FLAT_DISPLAY定義跌落的地面，根據(jù)跌落高度和重力加速度換算得到零件在給定高度值跌落接觸地面時的撞擊速度值，采用*INITIAL_VELOCITY_GENERATION進行撞擊初始速度定義，并采用*LOAD_BODY_Z定義重力場，完成跌落分析的約束和加載。
展開 LS-DYNA 碰撞分析調(diào)試指南
出現(xiàn)負值的一般原因是，接觸界面有穿透存在。如果計算剛開始時是正值，但后來變?yōu)樨撝嫡f明接觸設定有問題（變形后，接觸本來的目的是不讓物質(zhì)相互穿透，但是設定不當，發(fā)生了穿透，系統(tǒng)向外做功生成負界面滑移能）
滑移界面能是由摩擦和阻尼所引起的。劇烈的滑動摩擦會引起大的正值的滑移界面能；未能檢測到的穿透（undetected penetrations）常常會引起大的負值的滑移截面能。
我們通常通過sliding interface energy / knight energy來考察計算結(jié)果的準確性。
四、模型碰撞變形模式的檢查：
從碰撞動畫來診斷計算結(jié)果是否準確。
1、 檢查各部件的碰撞變形是否合理；
2、 檢查整個模型，是否有漏缺的重要零件（對計算結(jié)果影響不容忽略的零件）；
3、 檢查各部件之間的相對運動是否正確（主要是檢查鉸鏈、彈簧等聯(lián)接定義是否正確）；
4、 檢查各部件之間是否有出現(xiàn)明顯穿透、干涉。
五、數(shù)值輸出的檢查：
主要檢查B柱加速度曲線及各主要截面力曲線等輸出數(shù)據(jù)的可靠性，這些數(shù)值應避免出現(xiàn)嚴重的振蕩。
LS-DYNA 汽車碰撞計算過程中經(jīng)常遇到的問題及解決方法：
癥狀一：出現(xiàn)了很大的，并且為負值的sliding interface energy
原因分析：通常是由于模型中存在的初始穿透，而Dyna計算的初始化中無法消除掉這些初 始穿透。
診斷手段：刪除掉模型中所有的接觸定義，運行2 cycle，再查看sleout文件查看穿透情況。產(chǎn)看d3hsp文件 中關(guān)于初始穿透的警告信息。
解決對策：如果是兩層板的穿透，Dyna的初始穿透糾正功能可以解決部分問題。
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(chǎn)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(wǎng)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。
接觸定義中soft選項的使用－－－from simwe
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(chǎn)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(wǎng)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。
LS-DYNA | 積累的小知識點
8、關(guān)于產(chǎn)生負的滑移能
第一種，基于段的映射方式：節(jié)點在兩端的交界處檢查不到穿透產(chǎn)生，PART之間發(fā)生穿透，系統(tǒng)做功，消耗勢能，表現(xiàn)為負的滑移能。
第二種，初始穿透：初始穿透，導致系統(tǒng)做功，產(chǎn)生負的滑移能。
解決方案，在*CONTROL_CONTACT中的IGNORE進行設置，忽略所有初始穿透。
9、k文件中不允許使用Tab鍵，會報錯。
10、外部模型導入HyperMesh中，建立二維模型，計算可能會報錯，節(jié)點速度無限大，在HyperMesh內(nèi)部建立二維模型不存在此問題。
三維模型不存在此問題。
11、關(guān)于雙向接觸，
雙向接觸運行進行2次穿透檢查，雙向接觸是對稱的，不需要區(qū)分主面和從面，因為雙向接觸額外的進行了穿透檢查，因此計算效率是單向接觸的2倍。
雙向接觸有：
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_FORMING_SURFACE_TO_SURFACE（金屬成型）
單向接觸有：
*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE
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(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)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(shù)設置不合理，導致收斂困難；</p><p>還有就是動態(tài)不穩(wěn)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 在用LS-DYNA求解時的初始滲透問題的解決方案
在LS-DYNA中有好幾種方法處理該問題，下面提出三種常用的方法：
（1）在建立模型時應當花費時間和精力避免有初始滲透，盡量保持接觸對中的接觸空隙（主要考慮殼單元的厚度干涉），但對于復雜的模型（例如：具有許多零部件的手機模型），不可避免會出現(xiàn)初始滲透，此時可以根據(jù)初次遞交后程序給出的滲透信息，進行調(diào)整，消除滲透。
（2）對于比較小的初始滲透問題，可以通過減小接觸厚度來解決，對應于CONTACT關(guān)鍵字中的SFST和SFMT。但這種方法只對很小的初始滲透效果好。
（3）對于初始滲透問題，也可以采用關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT中參數(shù)IGNORE設置，可以忽略所有的初始穿透。
通過以上的三種方法基本上可以把大部分的初始穿透解決掉。
展開 LS-DYNA中的接觸問題（七）（氣囊接觸，邊到邊接觸，剛體接觸，總結(jié)）
這樣的設置可以避免初始穿透，同時保證氣囊展開后可實現(xiàn)較好的接觸行為；具體設置位置為*CONTACT中設置卡A中的LCIDAB選項。此外，我們還可以使用設置卡C中的IGNORE = 1選項來直接忽略初始穿透現(xiàn)象；這一方法首次出現(xiàn)在960版本之中，還未徹底驗證其在氣囊接觸問題中的效用。
2.氣囊與結(jié)構(gòu)之間的接觸
在氣囊的工作過程中，會與許多部件發(fā)生接觸，例如方向盤 ，乘客，儀表盤，門飾，側(cè)簾，座椅等。這種情況下，我們建議使用雙向接觸，例如*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_ TO_SURFACE。假如使用了單面接觸例如*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE，并由氣囊節(jié)點組成從面，程序?qū)⒉粫z測到部件節(jié)點穿透氣囊面段的行為，這樣一來，即使網(wǎng)格劃分十分精細的部件也會出現(xiàn)明顯的穿透氣囊的現(xiàn)象。在氣囊和部件之間的接觸模型中使用*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE接觸類型也是不明智的，因為這會導致重復進行氣囊編制層自接觸運算。
氣囊與部件接觸的難點很大程度在于不同材料的體積模量相差很大（可能相差1000倍），同時氣囊編制層非常的薄。為了避免由于編制層過薄而提前觸發(fā)釋放節(jié)點的情況，建議將氣囊的接觸厚度設置為1.0mm這一最小值。由于不同材料類型的存在，強烈建議使用SOFT = 1選項，這樣就不需要對罰函數(shù)因子進行不斷的微調(diào)。下圖是一個氣囊接觸問題的實例。
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