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SPG方法

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創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
SPG方法圖1

SPG方法的實例教程

由于這些限制，近20年來LS-DYNA研發團隊開發了一些新的方法，例如自適應法、XFEM、cohesive elements，以及Node splitting方法進行材料分析，這些方法適用于裂紋擴展問題分析，卻不適合于涉及到材料大面積損傷的加工過程分析，或者說不適用于材料加工過程中部分材料去除問題，基于有限元的方法都不太適用這類問題。另一種方法無網格法和粒子法，第一類為Collocation方法的SPH，另一種為基于Galerkin算法的SPG方法，使用虛功原理來建立離散的計算域，SPG方法更穩定且滿足conservation Law。此外還有DEM、近場動力學方法、ALE方法等，這些方法都有各自的特點和各自的應用領域。本文將主要介紹光滑粒子伽遼金法SPG，它適用于延性材料的動態破壞分析。 比較FEM、SPG和SPH方法。它們都基于平衡方程，strongform強形式。伽遼金虛功方程（應用于FEM和SPG），是用變分法建立虛功方程，最小化整個計算域的誤差。Collocation方法是直接基于強形式在時間域上進行離散。大部分數值方法都是在離散的空間建立近似場，然后計算第一階導數，它們的形函數均不同。有限元和SPG都滿足形函數加起來等于1，且都滿足一階收斂。SPG方法非常適用于材料失效分析，但它為了得到更真實的結果，需要更多的計算時間。 SPG主要特征。所有用于有限元的criteria破壞準則在SPG中都能使用。有限元涉及較強的網格相關性，SPG有較少的網格相關性。對于有限元來說，若采用損傷力學模型計算，應力會變成0，然后刪除單元，導致不能滿足質量、動量或能量的守恒。而SPG采用Bound failure，不刪除任何的材料點，能保證質量和動量的守恒，并且只損失和Bond failure相關的一部分能量。
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<p><br></p><p>采用spg方法模擬彈丸高速侵徹混凝土靶。</p><p>彈丸為T250高強度鋼，剛體材料。</p><p>混凝土靶抗壓強度48MPa,RHT模型。</p><p>此方法可以清晰模擬出開坑，徑向裂紋，而且可以避免FEM方法中采用侵蝕算法導致的質量不守恒。</p><p>付費部分為k文件。</p><p>文件為簡單示例，有一定的泄露情況，計算參數仍需要自己調整。</p><div contenteditable="false" width="100%"> <figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png" style="text-align: center"> <img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png?
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案例15：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬磨削 模型說明：本次視頻介紹如何在LS-DYNA中使用SPG模擬金屬磨削的問題。模型中金屬磨削的位置采用*SETION_SOLID_SPG關鍵字定義，ELFORM采用47，其余位置采用傳統有限元建模處理，兩者的連接采用共節點的方式，磨具以1,000mm/s的速度沿著X方向運動，并且沿著Z軸以160,000轉/分的速度前進。 完整展示：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬磨削?? 私信回復 “金屬磨削” 即可獲取模型！ 案例16：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬沖擊 模型說明：本次視頻介紹如何在LS-DYNA中使用SPG模擬沖擊鋁合金板的問題。模型中沖擊板中心的位置采用*SETION_SOLID_SPG關鍵字定義，ELFORM采用47，其余位置采用傳統有限元建模處理，兩者的連接采用共節點的方式，沖擊速度為970m/s。 完整展示：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬沖擊?? 私信回復 “金屬沖擊” 即可獲取模型！ 前期閱讀：從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅰ 從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅱ 更多內容分享，歡迎關注我們！
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SPG的bond破壞的準則是EPS等效塑性應變或損傷模型等，會保持質量守恒； 3）Shape function enrichment是擴展有限元XFEM方法，該方法需要跟蹤裂紋界面，然后根據需要、通過形函數在插值空間表達裂紋。該方法也有等效塑性變或損傷模型作為破壞準則，并且可以滿足質量守恒； 4）Numerical failure例如SPH無需Failure Criteria，這是由于在拉伸的過程中，當數值方法找不到兩個點的關聯而自動產生破壞，也不存在質量不守恒的問題。 LS-DYNA中提供的先進動態破壞數值方法 SPG光滑粒子伽遼金法。該方法主要針對延性材料的破壞，模擬三維固體材料里的損傷，應用場景多為低中速的加工和高速的破壞； Peridynamics近場動力學方法。該方法主要處理脆性材料的多裂紋擴展及多裂紋擴展形成的脆片，面向三維的固體材料，應用場景多為中低速的加工或者是破壞； XFEM擴展有限元法。主要針對準脆性和延性材料的破壞，多應用于殼結構單裂紋擴展的中低速沖擊問題； SPH光滑粒子流體動力學方法。該方法相對成熟，主要針對脆性和延性材料的破壞，多應用于高速沖擊下三維固體材料的脆片化。SPH主要應用于流體分析，但由于是基于Lagrange的方法，所以也適用于固體分析，因為高速沖擊下固體也會表現出流體的特性。 特征及案例介紹 * SPG方法 SPG方法是由LS-DYNA開發的真正意義上的無網格法。常規的無網格法需要背景網格來進行積分，在處理破壞時有一定局限性。而SPG法則使用節點積分，是真正意義上的穩定的無網格法。SPG可以十分便捷地與有限元part進行耦合，能夠處理大變形等問題。
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<p>基于LS-DYNA軟件，刀盤為剛體，旋轉破巖，巖石采用SPH、SPG方法構建</p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/342f29764a6147cc8f8b59dbbd623855.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/342f29764a6147cc8f8b59dbbd623855.png"></figure></figure><p><br></p>
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<p>基于LS-DYNA軟件，刀盤為剛體，旋轉破巖，巖石采用SPH、SPG方法構建</p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/342f29764a6147cc8f8b59dbbd623855
<p><br></p><p>采用spg方法模擬彈丸高速侵徹混凝土靶。</p><p>彈丸為T250高強度鋼，剛體材料。</p><p>混凝土靶抗壓強度48MPa,RHT模型。</p><p>此方法可以清晰模擬出開坑，徑向裂紋，而且可以避免FEM方法中采用侵蝕算法導致的質量不守恒。</p><p>付費部分為k文件。</p><p>文件為簡單示例，有一定的泄露情況，計算參數仍需要自己調整。
今天我們繼續帶來四個經典案例學習視頻，希望能幫助用戶更好的運用LS-DYNA，私信回復關鍵詞可獲取相關模型： 使用LS-DYNA模擬彈丸沖擊吸能塊 使用LS-DYNA SPG方法模擬泰勒桿沖擊 使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬磨削 使用LS-DYNA SPG
視頻案例展示了FEM方法和SPG方法模擬該過程的對比，應用有限元法時EPS非常高而需要刪掉，刪掉后會導致力和力矩都會非常小，SPG方法則可以非常好的抓住這個凸起，可以得到非常好的力和力矩的值。
??LS-DYNA R14.0求解器新功能和改進，涉及以下方面 ?? 最新的MPP并行計算技術 ?? 乘員約束系統關鍵字功能改進（安全氣囊、安全帶） ?? 不同物理場求解器（ICFD、CESE、EM和thermal）的最新特性 ?? SPH方法功能改進以及基于ISPH方法的車輛涉水仿真工作流程 ?? ALE/S-ALE方法最新關鍵字功能 ?? 多重尺度仿真求解技術和先進數值方法
-《商用車駕駛室乘員保護》基本框架：結合我國實際現狀，全面采用UN ECE R29（03系列）技術要求 客戶案例 高度非線性場景 材料本構 試驗&仿真 Element Erosion 仿真方法——FEM -精度高 -建模和邊界條件容易加載 -大變形不易 -刪單元影響力和能量 仿真方法——FEM—DEM/SPH 仿真方法
特征及案例介紹 * SPG方法 SPG方法是由LS-DYNA開發的真正意義上的無網格法。常規的無網格法需要背景網格來進行積分，在處理破壞時有一定局限性。而SPG法則使用節點積分，是真正意義上的穩定的無網格法。SPG可以十分便捷地與有限元part進行耦合，能夠處理大變形等問題。
SPG無網格方法是基于直接點積分（Direct Nodal Integration) 的迦遼金算法。直接點積分的不穩定性問題在SPG方法中用光滑位移理論 (Displacement Smoothing Theory) 進行了處理，這使得該方法穩定性好、精度高。相比于傳統高斯積分的無網格法，其效率又因為直接點積分得到了一定的提升。
SPG無網格方法是基于直接點積分（Direct Nodal Integration) 的迦遼金算法。直接點積分的不穩定性問題在SPG方法中用光滑位移理論 (Displacement Smoothing Theory) 進行了處理，這使得該方法穩定性好、精度高。相比于傳統高斯積分的無網格法，其效率又因為直接點積分得到了一定的提升。
鋁和鋼的鉚接問題 (SPG) SPG 無網格方法是基于直接點積分(Direct Nodal Integration)的迦遼金算法。直接點積分的不穩定性問題在 SPG方法中用光滑位移理論 (Displacement Smoothing Theory)進行了處理，這使得該方法穩定性好、精度高。相比于傳統高斯積分的無網格法，其效率又因為直接點積分得到了一定的提升。