软件应用：Ls_Dyna-如何查找和消除初始穿透？

本文介绍何为交叉和穿透，和几种不同的穿透类型。注：尤其不要混淆交叉边和穿透。重点介绍了如何利用LS-PrePost检查交叉、穿透并移除交叉和穿透。

在这里，您将学习如何使用LS-PrePost查找和消除LS-DYNA关键字模型中的线交叉和初始穿透。

2.1交叉边

在LS-DYNA中，一个单元的边与另一个壳单元的中面或实体单元上的面相交的情况不是经典意义上的穿透。但是，当在LS-DYNA中运行分析时，这些网格错误可能会导致严重的问题，因此避免这种建模非常重要。图1显示了两个壳单元相互交叉的情况，显示了包括壳体边上的虚拟接触圆柱的单元接触厚度。交叉边为红色突出显示。注意，这不是穿透。

图1 .交叉边

2.2节点-边穿透

LS-DYNA中的所有*CONTACT_AUTOMATIC接触在每个边周围都包括一个虚拟接触圆柱。节点可以穿透这样的虚拟接触圆柱。这被视为穿透。

图2 .节点穿透一条壳体边

2.3边-边穿透

LS-DYNA中的一些接触定义，如*CONTACT_GENERAL，包括边对边接触。对于这类接触，下图3显示了边对边的穿透情况。

图3. 壳体边对边穿透（包含交叉边情况）

图4. 壳体边对边穿透（非交叉边情况）

2.4节点-面穿透

如果一个节点在某壳体的接触距离范围内，则也是穿透。

图5. 节点穿透壳单元

如果一个节点在（另一个）实体单元内，也是穿透，如下图6所示。

图6. 节点穿透实体单元

主菜单“Application”>“Model Checking”>“General Checking”>选项卡“Contact Check”中有查找和移除初始穿透的功能。以下使用CCSA（前NCAC）丰田Yaris的车模型来演示接触检查功能，车模型如下图7所示。

图7. 车模型

3.1交叉边检查

首先要确保没有交叉边。

选择要检查交叉边的零件，点击界面底部的“Check”。

图8 . “Model Checking”界面中“Contact Check”选项卡的ByParts选项

即使是自相交零件也可以在LS-PrePost中检测到。在消息框中可以读取到检测到18个交叉边。通过激活复选框“Show: CE”（CE=交叉边），可以突出显示与其他单元交叉的边。通过取消勾选此复选框或使用“Clear”按钮，可以在视觉上关闭突出显示的交叉边。

3.2移除交叉边

若要移除交叉边，切换“Flip Node”并拾取错误一侧的节点。

图9：翻转交叉边的节点

在“Flip Node”模式下拾取节点时，它会移动到最近可见单元的另一侧。它在最近可见单元上的最近点的方向上移动，并移动超过中间面（t1+t2）/2的距离。为了更好地选择节点，请在底部工具栏中激活“Shade”视图模式。

图10：交叉边的节点已翻转到另一侧

选择所有应该翻转到相反一侧的节点，通过Selecting Parts并点击“Check”以重新探测交叉边，并确保移除所有交叉边。

在LS-PrePost中，可以通过 “ByParts”来检查所选零件的穿透，或者可以通过 “CONTACT”来检查关键字文件中的现有接触定义，并从接触列表中选择想要检查的接触。对壳体、梁和实体部件的穿透进行检查。

4.1通过“Select Parts”检查穿透

如果尚未创建任何接触，则此选项非常有用。除非激活“Thickness”，否则此检查的接触厚度来自section数据。如果切换“Thickness”，则所有壳和梁单元都将获得用户指定的接触厚度，实体单元的厚度为零。执行的检查遵循与*CONTACT_GENERAL相同的规则，即检查所有零件到所有零件的节点到表面、自由边到自由边和节点到边的穿透（包括自接触）。

4.2通过“CONTACT”检查穿透

通过从模型中定义的接触列表中选择接触，显示包括在接触中的单元，并且通过考虑影响接触厚度的所有参数（SURFA、SURFB、SFSAT、SFSBT、SHLTHK、SLDTHK、SSTHK、OPTT、SFT、TH、TH_SF）以及针对哪些节点/单元穿透哪些单元来进行检查。

4.3Penetration检查

激活“Penetration”，会显示具有与穿透距离成比例的白色正方形和箭头的穿透节点。187个节点到面穿透和1475个边到面穿透（下图）。

同时报告最大穿透与最大穿透距离。边对边穿透上的节点的报告方式与节点对表面穿透的报告方式相同。显示的穿透件可以通过不勾选“Show: Pen.”在视觉上关闭。（Pen. = Penetrations穿透）

图11：穿透向量

可以通过在远离穿透的方向上移动穿透节点来自动移除穿透。在LS-PrePost中，可以按每个节点穿透距离的百分比移动穿透节点。默认情况下，移动穿透距离的100%。这将使节点（如图5所示）完全脱离穿透。不多不少。

但是，如果两个壳单元平行穿透，如图12所示，并且所有穿透节点都移动了穿透距离的100%，则两个单元之间会有间隙。在这种情况下，移动穿透距离的50%会使节点刚好脱离穿透。为了确保在移除穿透后没有间隙，使用“Move 50% of pene.”，并让LS-PrePost迭代，直到移除所有贯穿件。

Figure12：两个平行壳体穿透彼此

在LS-PrePost自动固定穿透期间，任何节点都可以被禁止移动。这是通过切换“Lock Nodes”并选择不允许LS-PrePost移动的节点来完成的。LS-PrePost不会移动这些节点。对于发动机罩，通过切换“Lock Nodes”来锁定外部零件上的所有节点，然后 通过“By Part” 选择节点，拾取零件，然后单击“Fix”，LS-PrePost将移动所有未锁定的穿透节点。引擎盖现在就消除了穿透。

如果一个节点被锁定并穿透另一个单元，则被穿透的单元上的节点会移动，从而使锁定的节点免于穿透。例如，下图13中的穿透节点被用户锁定，然后下部单元上的所有节点都向下移动到穿透之外，移动距离与未锁定的锁定节点相同。这是移动非穿透节点的唯一情况。

Figure13：1个锁定的节点穿透1个壳单元