Ansys LS-DYNA 常见问题集锦

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1、如何处理LS-DYNA中的退化单元？　

在网格划分过程中，我们常遇到退化单元，如果不对它进行一定的处理，可能会对求解产生不稳定的影响。在LS-DYNA中，同一Part ID 下既有四面体，五面体和六面体，则四面体，五面体既为退化单元，节点排列分别为N1，N2，N3，N4，N4，N4，N4，N4和N1，N2，N3，N4，N5，N5，N6，N6。这样退化四面体单元中节点4有5倍于节点1-3的质量，而引起求解的困难。其实在LS-DYNA的单元公式中，类型10和15分别为四面体和五面体单元，比退化单元更稳定。所以为网格划分的方便起见，我们还是在同一Part ID下划分网格，通过*CONTROL_SOLID关键字来自动把退化单元处理成类型10和15的四面体和五面体单元。

2、 LS-DYNA中对于单元过度翘曲的情况有何处理方法

有两种方法：

1. 采用默认B-T算法，同时利用*control_shell控制字设置参数BWC＝1，激活翘曲刚度选项；

2. 采用含有翘曲刚度控制的单元算法，第10号算法。该算法是针对单元翘曲而开发的算法，处理这种情况能够很好的保证求解的精度。

除了上述方法外，在计算时要注意控制沙漏，确保求解稳定。

3、在ANSYS计算过程中结果文件大于8GB时计算自动中断，如何解决这个问题？

解决超大结果文件的方案:
1. 将不同时间段内的结果分别写入一序列的结果记录文件；
2. 使用/assign命令和重启动技术；
3. ANSYS采用向指定结果记录文件追加当前计算结果数据方式使用/assign指定的文件，所以要求指定的结果记录文件都是新创建的文件，否则造成结果文件记录内容重复或混乱。特别是，反复运行相同分析命令流时，在重复运行命令流文件之前一定要删除以前生成的结果文件序列。具体操作方法和过程参见下列命令流文件的演示。

4、关于梁、壳单元应力结果输出的说明

问题：怎样显示梁单元径向和轴向的应力分布图（我作的梁单元结果只有变形图DOF SOLUTIN –Translation，但是没有stress等值线图，只有一种颜色）和壳单元厚度方向的应力、变形图（我们只能显示一层应力、变形，不知道是上下表层或中间层的结果）。

解答：如果想显示梁单元的应力等值线图，请打开实际形状显示功能（PLotCtrl->Style->Sizeand Shape->/ESHAPE选为ON），然后即可绘制。注意梁单元（如BEAM188，BEAM189）的应力结果是在单元坐标系中显示的，即SXX为轴向正应力，SXY，SXZ为截面剪应力，没有其他应力分量。另外，缺省情况下，只输出SXX，如果想观察SXY，SXZ，请将BEAM188或189的KEYOPT（4）选为Include both（以这两个单元为例，其他单元可能不同，请看帮助文件，推荐使用BEAM188，BEAM189，这是功能最强的梁单元）。

至于壳的应力显示也类似，请打开实际形状显示功能，即可如同在实体上一样显示结果，您可以很清楚地看出不同位置、高度的应力值。当然如果你只想画出顶部、中部或底部的应力图也可以，以shell63为例，首先需关闭powergraphics（Toolbar上点POWRGRPH，选择OFF），然后进入General PostProc->Option for outp->SHELL中选择位置即可。

5、LS-DYNA求解有时为什么有负的滑动能

这是由于在建立模型时PART与PART之间有初始穿透，尤其是壳单元模型时很容易发生，应当避免这种情况的出现，否则容易在有初始穿透的地方产生塑性铰，原因是程序在求解的开始阶段给与穿透相应的接触力消除穿透，使材料发生局部塑性变形。解决方法见2002年11月的应用技巧。

6、在DYNA中如何考虑材料失效

问题：在LS-DYNA的材料库中，能考虑失效的材料其失效模式往往比较单一，或者是应力失效，或是应变失效，如果材料本身较为复杂，在破坏过程中可能涉及多种失效模式，能否在一种材料中同时定义多种实效模式？

答：可以。LS-DYNA材料库中提供了专门定义失效准则的命令，即*mat_add_erosion，利用该命令，可以同时定义压力、主应力、等效应力、主应变、临界应力以及应力脉冲六种失效准则，在加载过程中满足任何一种失效准则都会使材料发生破坏。

7、在LS-DYNA中能否施加跟随力和跟随力矩？

答：能，对于一些应用，施加的载荷相对与坐标系不仅大小变化，而且方向变化，此时按照通常的施加力方向（X、Y、Z）不能满足要求，在LS-DYNA中，可以方便的施加跟随力和跟随力矩，在关键字*LOAD_NODE_OPTION中，对DOF选择4和8就可以施加跟随力和跟随力矩。

8、如果在工程上遇到壳的厚度是坐标位置的函数时，这样的壳单元模型如何建立？

我们常用到等厚度的壳单元，如果在工程上遇到壳的厚度是坐标位置的函数时，这样的壳单元模型如何建立？要用到RTHICK命令。

/PREP7
ET,1,63
RECT,,10,,10
ESHAPE,2
ESIZE,,20
AMESH,1
EPLO
MXNODE = NDINQR(0,14)
*DIM,THICK,,MXNODE
*DO,NODE,1,MXNODE
*IF,NSEL(NODE),EQ,1,THEN
THICK(node) = 0.5 + 0.2*NX(NODE) + 0.02*NY(NODE)**2
*ENDIF
*ENDDO
NODE =
MXNODE =
RTHICK,THICK(1),1,2,3,4
/ESHAPE,1.0
/USER,1
/DIST,1,7
/VIEW,1,-0.75,-0.28,0.6
/ANG,1,-1
/FOC,1,5.3,5.3,0.27
EPLO

9、不同自由度的单元在merge时，ANSYS如何处理自由度的不匹配问题

ANSYS可以将在给定容差（tolerance）内的节点通过merge可以合并到一起，它可以是不同的单元类型和不同的自由度（如：壳或梁（6自由度）与块单元（3自由度），ANSYS在处理共节点的自由度关系使，类似于藕合自由度（Couple DOFs）而非约束方程，即只把相同的自由度联系起来，这样就可以方便的处理如柱销、铰链之类的约束问题。

10、如何方便地建立压力容器的有限元模型?

在建立压力容器模型时，充分考虑模型的对称性，灵活利用ANSYS软件的工作平面和坐标系，利用合理的分网工具，可以得到漂亮的有限元模型，如下面的命令流所示：

/prep7

et,1,45

mp,ex,1,2e11

mp,nuxy,1,0.3

cylind,0.89,0.8,0,-1.7125,90,270,

wpoff,0,0,-1.7125

wprot,0,90,

cylind,0.47/2,0.37/2,-1.5,0,90,180,

vovlap,all

vsel,s,loc,x,-0.11,0

vdel,all,,,1

vsel,s,loc,y,0.3,0.5

vdel,all,,,1

vsel,s,loc,y,-0.3,0.3

vsbw,all

afillt,21,11,0.1

al,33,50,5

al,37,53,7

alls,all

va,15,13,25,24,11

kgen,2,35, , , ,-0.2,, ,0

lstr,35,15

adrag,54,,,,,,21

vsba,2,16

lsel,s,loc,y,1.5

lsel,u,length,,0,0.06

lesize,all,,,16,

alls,all

vsel,s,loc,y,0.9,1.5

vsweep,all

vsel,s,loc,y,0.89,0.99

vsweep,all

vsel,s,loc,y,0.8,0.89

vsweep,all

asel,s,loc,z,

asel,r,loc,y,0,1

asel,a,loc,y,0

accat,all

alls,all

vsel,s,loc,y,0,0.6

vmesh,all

vsel,s,loc,y,0,-0.6

vmesh,all

alls,all

WPCSYS,-1,0

wpoff,0,0,-1.7125

CSWPLA,11,0,1,1,

VSYMM,z,all,

nummrg,all

numcmp,all

wpoff,0,0,-1.7125

CSWPLA,12,0,1,1,

VSYMM,z,all,

nummrg,all

numcmp,all

wpoff,0,0,-3.425

wprot,0,-90

sphere,0.89,0.8,90,180,

csys,0

vsel,s,loc,z,-8.0,-6.85

vsbw,all

alls,all

nummrg,all

numcmp,all

vsel,s,loc,z,-8.0,-6.85

vsweep,all

11、ANSYS是否具有混合分网的功能？

ANSYS具有混合网格剖分的功能。例如两个粘在一起的面，可以对一个面进行三角形划分，再对另一个面进行四边形划分。过程见下列命令：

/prep7
et,1,42
rect,,1,,1
rect,1,2,,1
aglue,all
mshape,0,2d
amesh,1
mshape,1,2d
amesh,3

12、在ANSYS中怎样给面施加一个非零的法向位移约束?

给面施加非零的法向位移约束的过程如下:

1) 在面上施加一个对称约束条件 (DA,2,SYMM)

2) 将实体模型上的载荷传递到有限元模型(SBCTRAN)

3) 选择需要施加约束条件的面(ASEL,S,,,2)

4) 选择附在面上的节点 (NSLA,S,1)

5) 创建节点组元 (CM,AREA2_N,NODE)

6) 删除面上的对称约束条件(DADELE,2,SYMM)

7) 删除节点上的零位移约束(DDELE,AREA2_N,UY)

8) 在节点组元上施加一个非零的法向位移约束(D,AREA2_N,UY,.05)

9) 图示节点验证约束是否正确 (NPLOT)

13、如何得到径向和周向的计算结果?

在圆周对称结构中，如圆环结构承受圆周均布压力。要得到周向及径向位移，可在后处理/POST1中，通过菜单General Postproc>Options forOutp>Rsys>Global cylindric 或命令Rsys,1 将结果坐标系转为极坐标，则X方向位移即为径向位移，Y向位移即为周向位移。

14、如何正确理解节点坐标系

节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向，每个节点都有其自己的坐标系，在缺省状态下，不管用户在什么坐标系下建立的有限元模型，节点坐标系都是与总体笛卡尔坐标系平行。有限元分析中的很多相关量都是在节点坐标系下解释的，这些量包括：

输入数据：

1 自由度常数

2 力

3 主自由度

4 耦合节点

5 约束方程等

输出数据：

1 节点自由度结果

2 节点载荷

3 反作用载荷等

但实际情况是，在很多分析中，自由度的方向并不总是与总体笛卡尔坐标系平行，比如有时需要用柱坐标系、有时需要用球坐标系等等，这些情况下，可以利用ANSYS的“旋转节点坐标系”的功能来实现节点坐标系的变化，使其变换到我们需要的坐标系下。具体操作可参见ANSYS联机帮助手册中的“分析过程指导手册->建模与分网指南->坐标系->节点坐标系”中说明的步骤实现。

15、如何考虑结构分析中的重力

在结构分析中，如何模拟结构自重和设备重量是一个经常遇到的问题，对于结构自重有两点要注意：

1．在材料性质中输入密度，如果不输入密度，则将不会产生重力效果。
2．因为ANSYS将重力以惯性力的方式施加，所以在输入加速度时，其方向应与实际的方向相反。
对于结构上的设备重量可以用MASS21单元来模拟，该单元为一个空间“点”单元。设备重量可通过单元实常数来输入。下面附上一个小例子（设重力方向向下）。
/prep7
et,1,42
et,2,21
r,2,10,10,10
mp,ex,1,2e5
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,1
rect,,10,,1
esize,.5
amesh,all
type,2
real,2
e,node(5,1,0)
fini
/solu
dk,1,all
dk,2,uy,
acel,,10
solve
fini
/post1
plnsol,u,sum,2

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,subspa,2,,,2,ON
MXPAND,2,,,YES
SOLVE
FINISH

/post1

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

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来源：CAE之家

LS-DYNA 材料控制

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首次发布时间：2022-12-08

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