LSDYAN质量缩放.docx

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LSDYAN质量缩放

质量缩放指的是通过增加非物理的质量到结构上从而获得大的显式时间步的技术。

  在一个动态分析中，任何时候增加非物理的质量来增大时间步将会影响计算结果（因为F=ma）。

有时候这种影响不明显，在这种情况下增加非物理的质量是无可非议的。

比如额外的质量只增加到不是关键区域的很少的小单元上或者准静态的分析（速度很小，动能相对峰值内能非常小）。

总的来说，是由分析者来判断质量缩放的影响。

你可能有必要做另一个减小或消除了质量缩放的分析来估计质量增加对结果的灵敏度。

  你可以通过人工有选择的增加一个部件的材料密度来实现质量缩放。

这种手动质量缩放的方法是独立于通过设置*Control_timestep卡DT2MS项来实现的自动质量缩放。

  当DT2MS设置为一个负值时，质量只是增加到时间步小于TSSFAC*|DT2MS|的单元上。

通过增加这些单元的质量，它们的时间达到TSSFAC*|DT2MS|。

有无数种TSSFAC和DT2MS的组合可以得到同样的乘积，因而有相同的时间步，但是对于每一种组合增加的质量将是不一样的。

一般的趋势是TSSFAC越小，增加的质量越多。

作为回报，当TSSFAC减小时计算稳定性增加（就像在没有做质量缩放的求解中一样）。

如果TSSFAC缺省的值0.9会导致稳定性问题，可以试试0.8或者0.7。

如果你减小TSSFAC，你可以相应增加|DT2MS|，这样还是可以保证时间步乘积不变。

  为了确定什么时候和位置质量自动增加了，可以输出GLSTAT和MATSUM文件。

这些文件允许你绘出完整的模型或者单独部件所增加的质量对时间的曲线。

为了得到由壳单元组成的部件增加的质量云图，将*database_extent_binary卡的STSSZ项设置为3。

这样你可以用ls-prepost绘出每个单元的质量增加量的云图，具体方法是通过选择Fcomp>Misc>timestepsize。

在*control_timestep中设置DT2MS正值和负值的不同之处如下：

   负值：

初始时间步将不会小于TSSFAC*-DT2MS。

质量只是增加到时间步小于TSSFAC*|DT2MS|的单元上。

当质量缩放可接受时，推荐用这种方法。

用这种方法时质量增量是有限的。

过多的增加质量会导致计算任务终止。

  正值：

初始时间将不会小于DT2MS。

单元质量会增加或者减小以保证每一个单元的时间步都一样。

这种方法尽管不会因为过多增加质量而导致计算终止，但更难以作出合理的解释。

*control_timestep卡中的参数MS1ST控制是否只是在初始化时增加一次质量（MS1ST=1）还是任何需要维持由DT2MS所指定的时间步时都增加质量（MS1ST=0）。

你可以通过在*control_termination卡片中设置参数ENDMAS来控制当质量增加到初始质量一定比率时终止计算（只对自动质量缩放有效）

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

可变形点焊梁的质量缩放

  *mat_spotweld卡的质量缩放参数DT只影响点焊单元。

如果*control_timestep卡中没有指定质量缩放（DT2MS=0），而且时间由可变形点焊控制，可以用参数DT来在初始化时增加惯量到点焊单元上来提高时间步达到DT指定的值。

当DT不为0时，增加到可变形点焊梁元上的质量会输出到d3hsp文件里。

MATSUM中动量和动能不受增加到可变形点焊上的质量的影响。

GSLTAT中DOES和总的KE受增加的质量的影响。

考虑三种调用可变形点焊的质量缩放的情况：

  1.当DT2MS为负值*mat_spotweld卡DT＝0时，尽管在d3hsp文件中可变形点焊质量增量百分比不真实。

下面几个值是正确的：

d3hsp中”addedspotweldmass”;第一个时间步之后的”addedmass”&“percentageincrease”;glstat和matsum中的”addedmass”。

  2.当DT2MS为负值且*mat_spotweld卡DT≠0时，可变形点焊质量增加不会包含在d3hsp、glstat、matsum文件中的”addedmass”里。

这非常容易令人误解。

用户必须检查d3hsp文件的”addedspotweldmass”。

建议不要同时使用两种质量缩放标准，推荐使用第一种方法（即负的DT2MS&DT=0）。

  3.如果DT2MS＝0且DT≠0，初始时间步将不考虑增加点焊的质量，但是之后每一个周期时间步都会增加10%，直到时间步达到正确的值（考虑点焊质量增加）。

glstat&matsum不包含”addedmass”的行。

  注意质量增加会引起能量比率增长。

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关于DynaForm中几种单元划分方式的区别

关于回弹计算

关于lsdyna的时间步和质量缩放及如何设置计算时间  

2011-02-2314:

01:

23|  分类：

Ls-Dyna|  标签：

ls-dyna  时间步  质量缩放  |举报|字号大中小 订阅

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Ls-dyna采用的显示中心差分法是有条件稳定的，只有当时间步小于临界时间步时稳定。

临界时间步由lsdyna自动计算。

它依赖于单元长度和材料特性，与单元尺寸大小、密度开根号成正比，与弹性模量开根号成反比。

lsdyna在计算时间步时检查所有单元，而整个有限元模型的计算时间步长为最小尺寸单元的时间步长，当模型的质量不好时尤其是有很多小单元存在，此时计算时间会成倍的增加，为减小计算量，需要人为地控制lsdyna时间步长，此时在不改变有限元模型的前提下，加大实际计算时间步，由时间步与单元尺寸、密度及弹性模量的关系可知，要改变时间步，必要改变这三个量，而有限元模型已经是不能变了，所有单元尺寸不变，而弹性模量也不能变，因为计算中需要使用真实的弹性模量，那么剩下来能变的只有密度了，这也是改变时间步称为质量缩放的原因。

lsdyna通过*CONTROL_TIMESTEP卡片中的DT2MS来人为的控制时间步长，通过输入期望的人工时间步长，程序自动增加对应单元的密度

*CONTROL_TIMESTEP

$  DTINIT   TSSFAC     ISDO   TSLIMT    DT2MS     LCTM    ERODE    MS1ST

          0.0           0.9           0          0.0  -1.2E-06

$  DT2MSF  DT2MSLC    IMSCL

                                  0

在lsdyna中，有两种质量缩放方案，

（1）DT2MS为正时

通过调整单元密度，使得所有单元都具有相同的时间步长，只用于惯性效应不明显时。

（2）DT2MS为负时

质量缩放只用于小于指定时间步长的单元。

如上例中，只调整时间不长小于1.2E-6单元的密度。

使用质量缩放可以显着地降低求解的时间，需要注意的是，某些单元密度的增加，比如导致有限元模型整体质量的增加，当需要考虑模型的惯性效应时，应该对增加质量的百分比进行控制（同时还要考虑接触的稳定性），即不可任意地设置实际计算时间步长，一般情况下，应该控制质量增加百分比在5%之内，在lsdyna运行窗口中有该参数的显示。

在补充一点TSSFAC和DT2MS，TSSFAC是时间步缩放因子，其数值一般是0.9到0.67之间，其作用是增强计算的稳定性，DT2MS是设置的人工时间步，dyna真正在计算时的时间步为TSSFAC*DT2MS,。

同样的实际计算时间步，通过这两个参数，可以有多种组合，根据我个人的理解，比如减小DT2MS的绝对值，同时增大TSSFAC的数值，这样保证两数的乘积不变，就保证了实际计算时间步不变，保证了计算的稳定性，同时DT2MS绝对值变小了，需要进行质量缩放的单元也减少了，整个模型增加的质量也会变少，保证了计算结果的可靠性。

下面再讲讲计算时间，新手总是对如何设计计算时间很困惑，对计算时间和时间步长也总是搞不清楚，计算时间和实际计算耗时又是不同的概率，先讲计算时间，比如算碰撞，假设单位为秒，一车体模型以每秒30米的初速度撞向10外的墙，设置的计算时间怎么也得大于1/3吧，不然车还没撞到墙，计算已经结束了，这种情况下，可先设计算时间为0.5秒，结果出啦后感觉不够，在通过重启动的方法增加计算时间。

设置计算时间的卡片如下，

*CONTROL_TERMINATION

$  ENDTIM   ENDCYC    DTMIN   ENDNEG   ENDMAS

0.01099999              0                            0.0

ENDTIM 即设置计算时间的卡片。

另计算实际耗时是另外一个概念，你设置了0.5秒的计算时间，实际dyna在计算时可能消耗数个小时，这就是实际计算耗时。

另外附一个人家以前做好的如何设置时间步的帖子

（注：

部分内容出自赵海鸥LS-DYNA动力分析指南。

）

关于Ls-dyna单机多核计算的CPU及内存设置方法  

2011-02-1913:

28:

55|  分类：

Ls-Dyna|  标签：

ls-dyna  多核计算  内存设置  smp  计算  |举报|字号大中小 订阅

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我看到许多人使用dynaform5.7，其集成的LSdyna3.2.1还不支持SMP，5.7的任务管理器也没有提供多核计算的设置（目前5.8版以完备，且集成了dyna5.0，其计算效率明显提高），所以我想讲一下手动设置的方法。

要进行单机多核（即SMP）计算，首先要确认你的dyna求解器支持这个功能，我们可以通过直接双击求解器，跳出如图1所示窗口。

图1

 若其中包含SharedMemoryParallel，则表明你的求解器支持这一特性，下面我讲一下如何设置多核和内存。

设置多核很简单，用记事本或者其他编辑器打开*.dyn文件，找到KEYWORD_ID，在后面添加NCPU=X memory=Y，X即为你计算机上CPU所包含的内核数，Y为分配给dyna的内存。

在lsdyna中，内存按word组织，32为操作系统上，单精度1word=4bytes，双精度1word=8bytes，假如你要设置1G（1000M）的内存，如果是单精度，则计算公式如下：

 我们根据这个公司可以计算出Y，因此，这个设置如下：

KEYWORD_IDNCPU=4 memory=262144000

如果直接在命令行里面设置是这样的：

lsdyna.exei=*.kNCPU=4 memory=262144000

这就是在一台拥有四核CPU的电脑上，给提交计算的文件分配了1G的内存。

（注：

这个功能在许多任务管理器上可以自动实现，如DF5.8的任务管理器已经实现了这个功能，另LSTC以及ANSYS的任务管理器也都具备这个功能。

）

【引用】关于Ls-Dyna中材料失效准则的定义（转帖）  

2011-02-2113:

00:

04|  分类：

Ls-Dyna|  标签：

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本文转载自htbbzzg《关于Ls-Dyna中材料失效准则的定义（转帖）》

关于dyna中材料失效准则的定义

有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。

需要用到*mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。

1、材料的通用性破坏准则：

`

材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。

相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是*MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。

注意：

屈服不是失效。

2、单元失效模拟的功能与目的

单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。

在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。

然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA提供了单元失效功能。

破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。

而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。

所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。

而所谓单元生死技术，是上述基本概念在有限元程序中的一个“打包”应用。

它除了让单元不再参与计算外，一般还有一个重要的附加功能，就是对仅和“被杀死”单元相连的“孤岛”节点，让其自由度不再参与整体结构计算，以减少计算困难。

而后来有限元程序的前后处理又不断改进，可以做到在后处理里面“看不到”已杀死的单元，这样就显得更加真实。

但正因为这些包装，使得很多人反而忘记了所谓单元生死技术的基本概念。

所以，不要被单元生死吓到，即便是有限元程序不提供“单元生死”功能，通过适当的设计单元质量、刚度和应力应变矩阵，也可以实现单元生死同样的效果。

至于构件的部分或局部破坏（诸如钢筋的断裂），更是有多种实现方法，使用者可以灵活掌握。

3、关于关键字参数

这个参数有两行参数，第一行：

MID（MID-待失效的材料编号），excl（排除数字，任意假设）；第二行：

PFAIL（失效压力），SIGPI（失效主应力），SIGVM（失效等效应力，一般指抗拉强度），EPSPI（失效主应变），EPSSH（失效剪应变），SIGTH（极限应力），IMPULSE（失效应力冲量），FAILTM（失效时间）。

其中excl为排除数字，这个数字可以任意定义，如果第二行某个参数和这个数据相同，那么该参数定义的失效准则就被忽略。

（第二行可以定义很多准则）。

不选用其它失效准则不能留空，必须要填排除数字。

关于PFAIL关键字的说明：

此关键字表示物体的静水压破坏，即各个方向受到相同压力时的破坏准则，其中压为正，拉为负，一般材料尤其是混凝土材料都是拉伸破坏，故此参数一般定义为负数，对于大小比较的是代数值的大小，因此当低于此准则即拉应力超过允许数值，材料即宣告破坏（类似抗压强度）。

当实际的静水压力（其实应该是拉力）小（大？

）于此值（代数大小），材料即宣告破坏。

除最后一个是关于时间的破坏准则外，其余的六个破坏准则都是正数，表示拉力，当计算的数值大于此值时材料失效删除。

4、关于材料失效;

压缩破坏在这个关键字中无法体现，要想施加压缩破坏准则，必须要自己定义关键字参数，即进行二次开发。

另外，需要说明的是，动态破坏的基本特性是时率相关性和损伤积累性，损伤这一块，特别是微观上真实的损伤，而不是宏观上的唯象损伤，DYNA几乎是空白，所以就需要自定义材料了。

另外，应力波的破坏形式有两种，即拉伸破坏和剪切破坏，很少有材料是压缩破坏的，因为还没有达到压缩破坏的阀值的时候可能由于泊松比导致的侧向拉力已经达到了极限，所以混凝土材料真正的压缩强度是多少没有人知道。

5、参数的使用范围`

关键字的使用范围只是单点积分的2d和3d的实体单元。

6、关于材料失效与裂纹

在DYNA中，材料一旦失效就被自动的删除，而结构之所以出现裂缝或者破碎，是因为结构单元中一部分单元失效，另一部分未失效，这些未失效的部分被孤立就形成了破碎。

裂纹的形成有两种方式，一种是定义单元失效准则（*mat_add_erosion关键字），这种在定义的时候裂纹部位的网格必须足够的密，否则大量单元时效对结算结果会有较大影响；另一种是定义节点约束失效形成裂纹，方法是单元之间不是通过共节点进行连接，而是相互独立的，通过定义失效约束进行连接，这种方法的问题在于建立模型的过程比较复杂。