Lsdyna碰撞分析中的沙漏现象

何为沙漏现象？在碰撞分析中模型规模都比较大，为了节约计算时间，提高效率，常采用缩减积分类型代替全积分类型，这就会导致出现沙漏现象，沙漏现象实质是模型中的不稳定性或数值误差导致的，当沙漏较大时会导致模型能量不守恒，可能表明在仿真过程中存在数值耗散或数值耗散不足的问题，会影响计算精度甚至导致计算结果不可信，所以必须对计算沙漏进行相关控制。其中沙漏控制分为对单个件的局部沙漏控制和对整体的总体沙漏控制两种。  

沙漏只影响实体和四边形单元，而四面体单元、三角形壳单元、梁单元没有沙漏模式，但四面体单元、三角形壳单元缺点是在许多应用中被认为过于刚硬。

沙漏影响的查看、判断：  

沙漏能量和内能的对比可在 ASC Ⅱ 文件 GLSTAT 和 MATSDM 中查看，在前处理时在 *control_energy 卡片中设置 HGEN ＝ 2 ，而且用 *database_glstat 和 *database_matsum 卡分别输出系统和每一个部件的沙漏能，也可在 POST20 中输出沙漏能曲线。为确保这些文件中记录沙漏能量结果，注意 EDENERGY  中的 HGEN 应设为 1 。  

对于壳单元，可以绘制出沙漏能密度云图，但需提前在 *database_extent_binary 卡中设置 SHGE=2 。然后在 LS-Prepost 中选择 Fcomp>Misc>hourglass energy 。  

既然沙漏能对计算结果有一定影响，可以通过以下方法来评估沙漏效应对计算结果的影响：  

1.网格密度：模型网格尺寸很关键，针对具体的模型设置合适的网格尺寸，保证适当的网格密度，过大的网格密度可能导致出现沙漏现象，增加网格密度可以减轻沙漏效应。  

2.时间步长：有时候较大的时间步长可能会引起数值不稳定性，导致沙漏效应的出现，可以适当调整仿真的时间步长。  

3.数值格式：使用更精确的数值格式可以减少数值误差，从而减轻沙漏效应对计算结果的影响。  

评判沙漏效应对计算结果的影响需要综合考虑以上因素，并根据具体情况采取相应的措施来减轻沙漏效应对仿真结果的影响。  

在进行整车碰撞分析时尽量用四边形单元和8节点实体单元，保证网格均匀，加载载荷分散，避免加载到单节点上。  

下面介绍沙漏能控制卡片，从analysis页面进入controlcard，选择control hourglass。  

IHQ选取沙漏控制方式，共有7种，1为默认标准类型，2为Flanagan-Belytschko积分类型，3为实体单元精确体积积分类型，4为类型2的刚度形式，5为类型3的刚度形式，6为Belytschko-Bindeman沙漏公式，8为单元类型为6的全积分壳单元。  

QH为全局刚度系数，默认为0.1。