第11章LSDYNA自适应网格划分资料
第11章 LS-DYNA自适应网格划分汇编
网格自适应 h-Adaptive
精确: 使用two-pass 方法
One pass 可选
LS-DYNA 网格自适应 — 网格细化 四边形单元细化 – 一级细化
三角形单元细化 — 一级细化
LS-DYNA 网格自适应 — 网格细化
网格细化中自适应级别由三条规则限制:
• 级别数由允许的最大自适应级别限制，一般设置为 3 或 4 • 网格自适应级别必须与邻近单元的自适应级别最多差别一个级别 • 总的单元树受到内存的限制，一旦内存容量不足，自适应终止
*CONTROL_ADAPTI总的角度相对于周围的单元改变: adpopt = 2 . 错误容限 = 0.1 度
. 细化级别: maxlvl = 2
*PART . blank (part 3) - h-adaptivity (adpopt = 1)
自适应网格粗化 在成型过程中小单元是必要的 • 在90°范围内至少4个单元才能有最好的回弹结果 • 在最佳的位置自适应网格产生单元 • 问题：在深冲压中侧壁的单元过多
自适应网格粗化
一新功能在发展，即在回弹前对自适应网格进行粗化 好处
• 速度
• 内存 缺点
• 丢失信息（精度？）
过程 • dynain文件
粗化能节省 CPU 时间，并无明显的精度损失
自适应网格粗化 精度考虑 统一的网格与自适应 + 粗化
LS-DYNA 关键字 *CONTROL_ADAPTIVE • 自适应时间间隔
• 类型
• 错误容限 • 细化级别
*CONTROL_ADAPSTEP
• 在自适应过程中控制接触界面力 *PART
• 激活自适应 parts
网格自适应
一边两分规则
LS-DYNA 理论及功能(简介)
LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解 各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以 求解传热、流体及流固耦合问题。
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序， 进一步规范和完善 DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），950 版（1998 年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、 薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和 Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。
1997 年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序 合成一个软件包，称为LS-DYNA，PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB，新开发的后处 理器为LS-POST。
ANSYSLS-DYNA网格划分
ANSYSLS-DYNA网格划分ANSYS LS-DYNA结构冲击动力学分析专题培训学习心得——网格控制心得：本次培训最大的收获在于利用workbench进行模型的前处理方面，尤其是网格划分控制上，前期我们进行分析的主要网格划分方式多为系统自动划分，对于结构形式复杂的模型，很多时候都不太会对网格进行控制。
在三维网格划分方面主要有以下几个方式1. 四面体网格划分2. 扫略网格划分3. 多区网格划分4. 六面体为主网格划分5. 自动网格划分算法区别这些我们都有了解，而网格划分算法中的Patch Conforming 算法和Patch Independent 算法的区别却不太清楚，其主要差别在于Patch Independent 算法有较强的几何容忍度，小于某一给定尺寸的几何形状会被忽略，但同时也带来了计算精度有偏差的问题，如何均衡这两者的关系需要根据工程实例情况来进行区分。
对于单个模型的多次网格控制对于一个模型可以添加多个不冲突的网格控制，尺寸控制几乎可以跟任何一种划分方式合用，这样可以保证模型网格的规则性，也可以控制单元数量（因为在DYNA中，单元数量及最小单元尺寸与计算效率及计算精度关系非常密切）。
局部网格控制局部网格控制同样也是以尺寸控制为基础，用单元尺寸、线份数、影响球等手段来实现所关注的局部网格质量。
这个控制的合理应用可以提高计算的效率和精度。
在高级尺寸共功能上，打开调整曲率功能可以调整曲率法向角，细化转角处网格，还可以通过控制狭缝间的网格层数来对细微部分进行细化处理。
单元数量控制DANY的分析对单元数量很敏感，普通的双核CPU的计算机，计算400万单元的模型已经是极限，大型计算机的并行计算也需要进行合理的网格数量及尺寸的控制，另外不同的分析类型对网格质量的要求也不同。
运用DYNA进行碰撞模拟时多采用的是显示动力学分析的模式，这是因为一方面，计算收敛程度高，另一方面，计算结果更为精确，只是由于显式分析计算量大，对网格的质量要求就很高。
LS-DYNA使用指南
第七章材料模型ANSYS/LS-DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。
本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。
对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B,Material Model Examples或《LS/DYNA Theoretical Manual》的第十六章（括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA材料号）。
线弹性模型·各向同性（#1）·正交各向异性（#2）·各向异性（#2）·弹性流体（#1）非线弹性模型·Blatz-ko Rubber(#7)·Mooney-Rivlin Rubber(#27)·粘弹性（#6）非线性无弹性模型·双线性各向同性（#3）·与温度有关的双线性各向同性（#4）·横向各向异性弹塑性（#37）·横向各向异性FLD（#39）·随动双线性（#3）·随动塑性（#3）·3参数Barlat（#36）·Barlat各向异性塑性（#33）·与应变率相关的幂函数塑性（#64）·应变率相关塑性（#19）·复合材料破坏（#22）·混凝土破坏（#72）·分段线性塑性（#24）·幂函数塑性（#18）压力相关塑性模型·弹-塑性流体动力学（#10）·地质帽盖材料模型(#25)泡沫模型·闭合多孔泡沫(#53)·粘性泡沫(#62)·低密度泡沫(#57)·可压缩泡沫(#63)·Honeycomb(#26)需要状态方程的模型·Bamman塑性（#51）·Johnson-Cook塑性（#15）·空材料（#9）·Zerilli-Armstrong(#65)·Steinberg(#11)离散单元模型·线弹性弹簧·普通非线性弹簧·非线性弹性弹簧·弹塑性弹簧·非弹性拉伸或仅压缩弹簧·麦克斯韦粘性弹簧·线粘性阻尼器·非线粘性阻尼器·索（缆）（#71）刚性体模型·刚体（#20）7.1定义显示动态材料模型用户可以采用ANSYS命令 MP， MPTEMP， MPDATA， TB， TBTEMP和 TBDATA以及ANSYS/LS-DYNA命令 EDMP来定义材料模型。
LS-DYNA自适应网格划分
ANSYS/LS-DYNA自适应网格划分在金属成形和高速撞击分析中，物体要经历很大的塑性变形。
单积分点显式单元，常用于大变形，但是在这种情况下，由于单元纵横比不合适可能给出不精确的结果。
为了解决这一问题，ANSYS/LS-DYNA程序可以在分析过程中自动重新划分表面来改善求解精度。
这一功能，即自适应网格划分，由EDADAPT 和EDCADAPT 命令控制。
EDADAPT 命令在一个指定的PART内激活自适应网格划分。
（用EDPART 命令创建或显示有效PART IDs），例如，为了给PART1打开自适应网格划分，可以执行下列命令：EDADAPT，1，ON注意—自适应网格划分功能仅对包含SHELL163单元的部件有效。
当此项功能打开时，分析中该部件的网格将自动重新生成。
从而保证在整个变形过程中有合适的单元纵横比。
自适应网格划分一般应用在大变形分析例如金属变形中（调节网格最典型的应用是板料）。
在一个模型中要在多个部件上应用此功能，必须对每个不同的PART ID执行EDADAPT 命令。
缺省时，该功能是关闭的。
在指定哪些部件重新划分后，必须用EDCADAPT 命令定义网格划分参数。
采用EDADAPT 命令定义需要网格划分的所有PART ID号，用EDCADAPT 命令对其设置控制选项。
EDCADAPT 命令控制的参数如下所示：·Frequency(FREQ)-调节自适应网格划分的时间间隔。
例如，假设FREQ设置为0.01，如果单元变形超过指定的角度容差，则其将每隔0.01秒被重新划分一次（假设时间单位为秒）。
因为FREQ的缺省值为0.0，所以在分析中应用自适应网格划分时必须指定此项。
·Angle Tolerance(TOL)-对于自适应网格划分（缺省值为1e31）有一个自适应角度公差。
TOL域控制着单元间的纵横比，它对保证结果的精度是非常重要的，如果单元之间的相对角度超过了指定的TOL值，单元将会被重新划分。
LS_DYNA用户使用手册(上)
ANSYA/LS-DYNA 用户使用手册
1.3 本手册使用指南
本手册包含过程和参考信息，可从前到后选择性阅读。然而，选择与规划和进行显式动态分析 求解过程相对应的顺序阅读更有帮助。
在建模之前，必须确定最能代表物理系统的单元类型和材料模型，下面几章将为你提供相关的 一些基础知识：
第二章，单元 第七章，材料模型 选择了合适的单元类型和材料模型后，就可以建模了。建模的典型方面如下所示： 第三章，建模 第六章，接触表面 第八章，刚体 第四章，加载 与求解和后处理有关的特征如下： 第五章，求解特性 第十二章，后处理 有些高级功能在一个分析中可能涉及不到，但在某些情况下可能用到，如下所示： 第九章，沙漏 第十章，质量缩放 第十一章，子循环 第十三章，重启动 第十四章，显-隐式连续求解 第十五章，隐-显式连续求解 最后，附录中还包含了有关下列主题的有关信息： 附录 A，隐、显式方法的比较 附录 B，材料模型样例 附录 C，ANSYS/LS-DYNA 和 LS-DYNA 命令变换
倍。如果分析中沙漏带来麻烦的话，建议使用此算法。 KEYOPT(1)=12 全积分 Belytschko-Tsay 壳。在平面内有四个积分点，无需沙漏控制。通过假设
的横向剪切应变可以矫正剪切锁定。但是它比单点 Belytschko-Tsay 慢 2.5 倍，如果分析中担心沙 漏的话，建议使用此方法。
这些单元采用线性位移函数；不能使用二次位移函数的高阶单元。因此，显式动态单元中不能
使用附加形状函数，中节点或 P-单元。线位移函数和单积分点的显式动态单元能很好地用于大变形
和材料失效等非线性问题。
值得注意的是，显单元不直接和材料性能相联系。例如，SOLID164 单元可支持 20 多种材料模
第11章 LS-DYNA自适应网格划分
过程 dynain文件
q (度)
自适应网格粗化 例子: NUMISHEET ‘96 S-rail, aluminum, 10kN BHF
自适应网格粗化 粗化参数研究 Numisheet ‘96 S-Rail – 三级自适应 初始网格: 550 单元
例子— 深冲压
结束语
• 自适应细化 • 自适应粗化 •制造过程的生产模式 •在许多另外的领域有越来越多的应用（包括碰撞）
Pipe-on-Pipe 自适应
例子— 深冲压
接触 0.01 20 • *CONTACT_FORMING_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE blank 与 punch间接触 在 blank 与binder间接触 在 blank 与die间接触
parts
例子— 深冲压 punch (1) binder (2) blank (3) die (4)
例子— 深冲压
die (4)
• *MAT_RIGAD_RIGID_BODY punch (1) *MAT_RIGID *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
比较：角度改变对逼近接触
自适应网格粗化 在成型过程中小单元是必要的 90°范围内至少4个单元才能有最好的回弹结果
自适应网格粗化
一新功能在发展，即在回弹前对自适应网格进行粗化 好处
• 速度
网格自适应 h-Adaptive
精确: 使用two-pass 方法
One pass 可选
LS-DYNA 网格自适应 — 网格细化 四边形单元细化 – 一级细化
DynaForm官方培训教程.网格划分及修补(blank_tools)
<20o
<0.15mm
3.4工具网格质量基本要求
• 模具单元
– 不能有重叠单元、退化的单元。
1
2
Collapsed
1 1 (4) 4 3(2) 1(5) 2(6) 2 (3)
42工具网格检查并修补节点重叠选择此处仍然有如上图的内部边界选择接受缺省的误差然后选择displayednodes选择yes以合并重合节点然后在图标栏选择来删除多余的节点42工具网格检查并修补选择发现还有三处内部边界选择分别删除12处如图显示的单元并选择删除多余节点注意
DYNAFORM 板料和模具網格劃分
6.1打開四個零件層
打開除了BEAD以外的所有零件層.
6.2匯出網格
File/Export 選擇Nastran格式 輸入檔案名:mesh 選擇按鈕Save 在隨後的對話方塊中,選擇OK,確認匯出。最終匯出Blank，Die， Punch和Binder的網格，為後面的Forming分析作準備
注意2：在劃分單元之前 要確保當前工作的零件層 是blank（如下圖）。如 果不是,請點击 CurrentPart按鈕,在隨 後的清單中選擇blank.
2.1板料網格劃分（繼續）
在選擇線的方式對話方塊中選擇第四項
在螢幕上用滑鼠拾取如圖所示的曲線，將會發现如圖所示的邊界线都被選中 一旦確認所選的線正確以後，點擊選擇線對話方塊上的按鈕OK
注意2：板料單元基本要求： 1. 2. 盡可能採用尺寸均 勻的正方形單元 如果三角形單元不 可避免，儘量放在 板料的週邊 板料內部沒有自由 邊界 不能有重疊單元、 崩潰的單元
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- 在 blank 与 punch间接触 - 在 blank 与binder间接触 - 在 blank 与die间接触
例子— 深冲压
*CONTROL_ADAPTIVE . 自适应时间间隔: adpfreq = 5 . 类型 – 总的角度相对于周围的单元改变: adpopt = 2 . 错误容限 = 0.1 度 . 细化级别: maxlvl = 2 *PART . blank (part 3) - h-adaptivity (adpopt = 1)
自适应
优点
• 应用领域的的扩展
• 降低求解时间
• 保持或增加精度 • 简化网格划分，更少依赖于使用者的经验
基本原理 通过适当调整单元的密度，在计算过程中，LS-DYNA 自动修改网格 • 错误标准 — 隐式程序中广泛使用，LS-DYNA的无正式文件的特征仍在发展中 • 几何判定 — 相邻单元间的角度改变 — 厚度改变 — 接触逼近Impending contact
多工序冲压成型仿真
自适应冲压 网格自动重划分以便捕捉到模具的细节
r-method,重新部署节点 — 节点的数目不是常数 — 整个网格需要重新生成 — 仅对LS-DYNA 二维单元 — 很快对壳单元 h-method, 调整单元的尺寸 h — 仅对LS-DYNA 壳单元 — 体单元为 alpha 测试中 p-method, 调整单元插值阶数 p — 在显式动力学中一般不使用
例子— 深冲压
结束语 • 自适应细化 • 自适应粗化 •制造过程的生产模式 •在许多另外的领域有越来越多的应用（包括碰撞）
Pipe-on-Pipe 自适应
例子— 深冲压
die (4) • *MAT_RIGID • 固定 binder (3) • *MAT_RIGID • 压板压住板料使用*LOAD_RIGID_BODY punch (1) • *MAT_RIGID • 冲模运动使用
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
例子— 深冲压
在成型过程中小单元是必要的 • 在90°范围内至少4个单元才能有最好的回弹结果 • 在最佳的位置自适应网格产生单元 • 问题：在深冲压中侧壁的单元过多
自适应网格粗化
一新功能在发展，即在回弹前对自适应网格进行粗化 好处 • 速度 • 内存 缺点 • 丢失信息（精度？） 过程 • dynain文件 • 输入最大的角度q (度) • 四个单元合并为一个单元 • 在开始计算时粗化，可选择零终止时间
自适应网格粗化
LS-DYNA 关键字
*CONTROL_ADAPTIVE • 自适应时间间隔 • 类型 • 错误容限 • 细化级别 *CONTROL_ADAPSTEP • 在自适应过程中控制接触界面力 *PART • 激活自适应 parts
例子— 深冲压 punch (1) binder (2) blank (3) die (4)
自适应网格粗化 例子: NUMISHEET ‘96 S-rail, aluminum, 10kN BHF
粗化参数研究 Numisheet ‘96 S-Rail – 三级自适应 初始网格: 550 单元
自适应网格粗化
粗化能节省 CPU 时间，并无明显的精度损失
精度考虑 统一的网格与自适应 + 粗化
第十一章 LS-DYNA中的自适应网格划分
在非线性结构分析中两种主要具有冲击影响的趋势 自适应重划分 • 自适应重划分提供一种方法，用来精确的处理那些不易预测 的结构失效模式：
— 屈曲 — 包含裂纹扩展的材料失效 — 定位Localization 分布式并行处理 •在最短的时间内计算超大型复杂问题的一种希望 — 可允许更多的反复设计 — 优化设计
自适应的类型
精确: 使用two-pass 方法 One pass 可选
网格自适应 h-Adaptive
LS-DYNA 网格自适应 — 网格细化 四边形单元细化 – 一级细化
三角形单元细化 — 一级细化
LS-DYNA 网格自适应 — 网格细化
网格细化中自适应级别由三条规则限制: • 级别数由允许的最大自适应级别限制，一般设置为 3 或 4 • 网格自适应级别必须与邻近单元的自适应级别最多差别一个级别 • 总的单元树受到内存的限制，一旦内存容量不足，自适应终止
一边两分规则
网格自适应
细化判定 • 基于角度
—检查单元的变形 平面内
网格自适应 平面外
无变形
变形
— 总的角度变化
. 在计算过程中
— 增加的角度改变
. 在自适应步中
无变形
变形
定义板料的网格以适应模具是非常困难的 ，网格自适应使板料的网格非常简单化
基于逼近接触的自适应
化