LSDYNA时间步长的解释
CAE-ANSYS LS-DYNA功能特点
（通过SW1～SW4开关实现）
功能特点
LS-DYNA流体分析功能
• 层流与紊流 • 有粘与无粘 • 单物质流 • 多物质流 • 流体/结构/热耦合
• 浇铸，水下爆炸 • 气泡分析，液体晃动 • 射流分析，冲击气流
ANSYS/LS-DYNA 功能特点
摘要
• ANSYS/LS-DYNA 发展概况 • ANSYS/LS-DYNA 特点 • ANSYS/LS-DYNA 应用
发展概况
ANSYS/LS-DYNA发展概况
1976-1986, 美国 劳伦斯•利沃莫尔国家实验室（ LLNL）, J.O.Hallquist 博士主导开发DYNA3D。
爆炸螺栓的预应力（隐） 、爆炸分离过程（显）
Welcome to ANSYS
航空航天 瞬态动力冲击 分离过程模拟 声振耦合 鸟撞 叶片包容
石油
液体晃动 完井射孔
军工
事故分析
管道抗冲击设计
输油管道冲击
碰撞分析
爆炸熔割（射流）
冲击、爆炸、点火 海上平台设计
空间废墟碰撞
气弹颤振
内弹道、终点弹道 装甲与反装甲 弹头的动能及化学能 武器设计 爆炸或震动波的传播 侵彻 空中、油中和水下爆炸 核废物装运
• single_edge • single_surface • sliding_only • sliding_only_penalty • tiebreak_nodes_to_surface • tiebreak_surface_to_surface • tied_nodes_to_surface • tied_nodes_to_usrface_offset • tied_shell_edge_to_surface • tied_shell_edge_to_surface_offset • tied_surface_to_surface • tied_surface_to_surface_offset • contact_interior • contact_1d • 2d_sliding_only • 2d_tied_sliding • 2d_sliding_voids • 2d_penalty_friction • 2d_penalty • 2d_single_surface • 2d_automatic
汽车碰撞仿真LS-DYNA控制卡片关键字.
7. CONTROL_HOURGLASS 用于沙漏的控制,通过施加附加力来阻止沙漏变形。IHQ设置为5，QH默认为0.1。
8. CONTROL_OUTPUT 用于设置输出参数。设置如下，按红色线框内设置，其余默认值。
•������ 第一列的“$”表示该行是注释行
•������ 输入的参数可以是固定格式或者用逗号分开 •������ 空格或者0 参数������ 使用该参数的默认值
控制卡片的建立
控制卡片可通过以下方式建立：
•用hypermesh在LS-DYNA模板下，选择Analysis面板点击 control cards,选择相应卡片。 •直接在key文件中输入
汽车碰撞分析LS-DYNA 控制卡片的设置
作者:张远岭
2011-4-14
控制卡片
碰撞分析控制卡片包括求解控制和结果输出控制，其中KEYWORD、 CONTROL_TERMINATION、 DATABASE_BINARY_D3PLOT是必不可少的。其他一 些控制卡片如沙漏能控制、时间步控制、接触控制等则对计算过程进行控 制，以便在发现模型中存在错误时及时的终止程序。 后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片，并对每个卡片的作 用进行说明。
下面介绍在hypermesh中给出碰撞分析中经常使用的卡片的参
数设置
控制卡片参数设置
1. KEYWORD KEY文件起始关键字。该卡片可不作任何设置。
2. TITLE 输入标题名称xxx。
3. CONTROL_ACCURACY 提高计算精度的控制卡片。设置INN值为2，其余默认，不起作用。
控制卡片参数设置
LS-DYNA
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯•利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网PubicDomain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
以下为LS-DYNA初学者常见的问题:一、LS-DYNA与市面上其它的前处理软件兼容性如何？解答：由于LS-DYNA是全球使用率最高的结构分析软件，因此其它的前处理软件与LS-DYNA是完全兼容的。
在此要强调的是：LS-DYNA的官方前处理程序为FEMB，因为FEMB是专门为LS-DYNA量身订作的前处理程序，有许多设定条件及架构逻辑是其它前处理软件所难望其项背的，为了避免在学习LS-DYNA的过程及操作上产生困扰，强烈建议使用者采用原厂出品的FEMB来做为LS-DYNA的前处理工具，使用者必定更能体会LS-DYNA直觉式的设定与强大的分析能力。
.二、LS-DYNA似乎很重视「Contact Algorithm」，这是为什么？解答：是的，LS-DYNA很早以前就已经发展「接触算法」，这是因为基础力学所分析的对像均只考虑「力的受体」，故输入条件皆为外力量值。
然而在真实情况下，物体受力通常是因为与其它的物体发生「接触」（Contact）才受力，此时外力量值是无法预期的，应该输入的条件往往都是几何上的接触条件。
lsdyna简介
LS-DYNA 简介ANSYS学习2009-02-17 20:03:54 阅读444 评论0 字号：大中小1.1 LS-DYNA 简介LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型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。
在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。
与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。
由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码。
1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D 等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA。
LS-DYNA的最新版本是2004年8月推出的970版。
ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA 的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
LS-DYNA缩短计算时间的方法
LS-DYNA缩短计算时间的方法
主要可从这几方面下手： 1.网格尺寸 2.质量缩放 3.单元算法 4.接触控制 5.并行计算
1.dyna时间步长直接跟网格尺寸有关，时间步长由全局模型最小单元尺寸决定，最小单元尺寸越小时间步长越长算的时间越长这就说明我们在处理网格的时候对于显式算法而言网格要尽量均匀，不要有过小的单元存在；
2.质量缩放 dyna允许在计算中使用质量缩放控制最小时间步长，如果程序计算的时间步长过小，则可以用质量缩放，当要求质量缩放时候，就要调整单元密度达到用户需要的时间步长；
3.单元算法dyna单元算法有缩减积分和全积分之分缩减积分较全积分而言计算要快，但是会存在沙漏现象，而全积分单元存在体积锁死的问题所以要结合实际问题选择;
4.接触控制dyna中大量应用自动双面接触，双面算法的好处是不需要用户判断接触主从面程序会双向探测接触行为这样算的时间就是单面算法的两倍，如果用户可以判断主从面就可以使用单面接触以减少时间;
5.想提高计算速度当然也和机器硬件有很大关系。
内存越大、cpu 主频越高、并行的cpu个数越多，都能极大的提高计算速度。
因此，进行ANSYS-LSdyna显式计算时，有一台支持并行的高性能工作站是非常必要的，计算时间可以成倍减少。
LS_DYAN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>time step size。
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。
LS-DYNA User's Guide 2Time step size用户指南时间步
• where Ve is the element volume, Aemax ist
the area of the largest side, and c is the plane stress sound speed
Critical Time Step for Spring Elements
spring with nodal mass m1 and m2
•
value in comparison to the 2D - and 3D-continuum.
• The wave propagation velocity for membrane deformations determines the critical time step for shell and beam elements.
• materials (ν = 0.5): α --> 0
Wave Propagation in Plane Media
• Wave propagation velocity in 2D-continuum: • (twodimensional stress state)
• comparison to rod :
• Problem : There is no wave propagation
• Recall critical time step of rod :
velocity c to calculate critical time step size.
• Motivation : Consider free vibration of
Time step size
LS-DYNA简要说明
zt ansys ls-dyna 显式与隐式方法对比显式与隐式方法对比：隐式时间积分——不考虑惯性效应（[C]and[M]）。
——在t＋△t时计算位移和平均加速度：{u}={F}/[K]。
——线性问题时，无条件稳定，可以用大的时间步。
——非线性问题时，通过一系列线性逼近（Newton－Raphson）来求解；要求转置非线性刚度矩阵[k]；收敛时候需要小的时间步；对于高度非线性问题无法保证收敛。
显式时间积分——用中心差法在时间t求加速度：{a}=([F(ext)]-[F(int)])/[M]。
——速度与位移由：{v}={v0}+{a}t,{u}={u0}+{v}t——新的几何构型由初始构型加上{X}={X0}+{U}——非线性问题时，块质量矩阵需要简单的转置；方程非耦合，可以直接求解；无须转置刚度矩阵，所有的非线性问题（包括接触）都包含在内力矢量中；内力计算是主要的计算部分；无效收敛检查；保存稳定状态需要小的时间步。
关于文件组织：jobname.k——lsdyna输入流文件，包括所有的几何，载荷和材料数据jobname.rst——后处理文件主要用于图形后处理（post1），它包含在相对少的时间步处的结果。
jobname.his——在post26中使用显示时间历程结果，它包含模型中部分与单元集合的结果数据。
时间历程ASCII文件——包含显式分析额外信息，在求解之前需要用户指定要输出的文件，它包括：GLSTAT全局信息，MATSUM材料能量，SPCFORC节点约束反作用力，RCFORC接触面反作用力，RBDOUT刚体数据，NODOUT节点数据，ELOUT单元数据……在显式动力分析中还可以生成下列文件：D3PLOT——类似ansys中jobname.rstD3THDT——时间历程文件，类似ansys中jobname.his关于单元：ANSYS/LSDYNA有7中单元（所有单元均为三维单元）:LINK160:显式杆单元；BEAM161：显式梁单元；SHELL163：显式薄壳单元；SOLID164：显式块单元；COMBI165：显式弹簧与阻尼单元；MASS166：显式结构质量；LINK167:显式缆单元显式单元与ansys隐式单元不同：——每种单元可以用于几乎所有的材料模型。
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LSDYNA时间步长的解释
示例设置：
解释一下：
*CONTROL_TERMINA TION是指模型计算的终止时间，也就是你要模拟的时间。
根据你的单位系统定的。
比如上面的例子中是70秒。
*CONTROL_TIMESTEP是指时间步长，第一个字段取0.0表示是计算机自动设置。
在程序中，可能会有如下的提示
就是说这次计算步长不能超过0.486E-03秒（秒取决与自己的单位系统）。
本次计算的实际步长会显示出来，如下图的第一个框8.27E-04秒。
当前计算到的时间也会显示，如图第二个框9.9940E-01，这个值跟前次的时间0.000E+00的差约等于1，就是K文件中指定的*DATABASE_BINARY_D3PLOT，是指每隔1t（在本文的单位系统中也就是一秒）写一个D3PLOT文件。
前面的数如1、1209等是通过t和dt除出来的，如
（9.9940E-01 - 0.000E+00）/ 8.27E-04 = 1209.1898
注：
关于计算中到底写多少个D3PLOT文件，要完全取决于实际的需要，如碰撞在一瞬间发生，那么写的文件少了，在后处理中，就没有相应的state，自然就观察不到了。