LS-dyna中关于时间的问题

本文摘要（由AI生成）：

本文通过讨论DT和ENDTIM两个参数对模拟计算精度和计算时间的影响，指出了选择合适参数的重要性。DT参数直接影响结果的精度，而ENDTIM则决定计算时间并间接影响结果精度。文中还介绍了DT2MS参数对初始时间步长的影响，并提出了质量缩放的建议和限制。此外，还提到了稳定时间步长与单元尺寸及材料特性的关系，并给出了ANSA软件中crash time step的计算公式，帮助用户设置合适的DT2MS参数以避免过大的质量缩放。

                                       LS-dyna中关于时间的问题

         LS-Dyna中有几个关于时间的设置，分别是Database_Binary_D3plot中的DT、Control_termination中的EDNTIM、Control_timestp中的DT2MS，今天我们就以小球跌落为测试例子，来讨论一下这三个关键字。

   首先，我们来看看关键字*Database_Binary_D3plot，其中DT是我们关心的参数，DT:=Time interval between outpus. 它表示输出结果的间隔时间。

      该参数到底有什么影响呢，让我们看看下面的图表。首先，将其他所有参数不变的情况下，终止时间为4e-3s，改变DT，分别为4e-6s, 4e-5s, 4e-4s，得到计算前的评估时间和最后的计算完成时间。从表中数据观察，评估时间和计算完成时间都相差不大，因此，DT的改变并不会大幅改变计算时间。

ENDTIM：4e-3s

      下方的曲线图是三种DT下的动能图，从动能图的比较可以看出，DT跨度越大，有效段结果越“尖”，真正体现有效碰撞的步长变得很少，因此结果也不怎么精确。另外，在DT=4e-4s时，由于DT与EDNTIM相差不大，结果都没有看到回弹的部分，结果并不完整。这两种情况观察零件的应力或者应变结果，会变得不可靠。

      为了更好的说明这个规律，将有效段进行放大，即将ENDTIM改为4e-4s，从该图可以看出DT=4e-6s的结果曲线非常圆滑，DT=4e-5s可以明显看到折线的痕迹，而DT=4e-4s根本没有到最小动能点。因此，DT=4e-6s是较为理想的取值。

        最后可以总结得出, DT这个参数不能大幅改变计算时间，但能影响输出结果的精度。DT也不要过于取得很小，因为太小的值会在一些较大的模型结果提取时，会变得很慢。

       大家有没有发现ENDTIM这个参数也对结果也是有一定的影响的。EDNTIM表示的是整个模型在现实中完成这个动作的物理时间。ENDTIM= Termination time.

      为此，我们也对ENDTIM这个参数进行以下讨论，同样，固定其他参数不变，ENDTIM分别取4e-2s, 4e-3s, 4e-4s，得到下面的图表。通过表格可以发现，随着ENDTIM不断减小，计算评估时间和计算完成时间也不断减少。

DT：4.000e-06s

      从能量曲线图来看，ENDTIM=4e-2s, 4e-3s时，有效段的时间比较“尖”，在整体时间范围内占比相对较小，因为DT是一样的，有效段时间步长会少，所以结果精度也随之降低；在ENDTIM=4e-5s时，是因为时间过于小，小球根本没有完成碰撞的过程，有效段时间根本不存在，得到的结果没有任何意义；而在ENDTIM=4e-4s时，有效段占比相对合适，曲线较为平滑，结果精度相对较高。

        ENDTIM不仅能决定计算时间，而且还能决定结果精度（但不是主要原因）。一般像这种速度很快的碰撞问题基本都在几个毫秒之内就能完成，质量越重需要的时间就越长。而DT是直接关系到结果的精度问题。因此，选择合适的ENDTIM和DT是非常关键的。最后给大家一个建议，对于不太确定的终止时间可以先用小的时间去试，这样计算时间会较快，更加方便得到理想的终止时间。

最后，我们来讨论一下计算时间步长的的问题。时间步长在关键字中主要由DT2MS参数决定。         

      当DT2MS < 0时，初始时间步长将不会小于TSSFAC*丨DT2MS丨，质量只是增加到时间步长小于TSSFAC*丨DT2MS丨的单元上。当质量缩放可接受时，推荐使用这种方法，可以加快计算速度。用这种方法时质量增加是有限的，过多的增加质量会导致计算任务终止，一般不小于5%即可，增加的质量和增加质量的百分比可以在计算文件message中可以查看。

      当DT2MS > 0时，初始时间将不会小于DT2MS。单元质量增加或减小以保证每个单元的时间步长都一样。这种方法虽然不会因为过多的增加质量而导致计算终止，但结果可能会失真。默认为0.0，不进行质量缩放。

在显示分析中，稳定的时间步长通常是1e-7到1e-9量级之间，稳定的时间步长与单元尺寸及材料的固有频率有关，单元最小尺寸越大，时间步长越大；材料密度越大，时间步长越大，时间步长增大可以提高计算速度。

        另外，在ANSA或者其他网格划分软件中通常会有一个crash time step的网格质量标准，下面是截取ANSA的crash time step 的计算公式，该公式很好的表现出单元尺寸和材料与时间步长的关系。大家在划分网格时按照自己给定的时间步长标准，并设置对应的DT2MS，一般都不会出现质量缩放超过5%的情况。