08 沙漏类型和单元公式类型(LS-DYNA)

00 导读

本文结论如下：

1）尽量划分为六面体单元，厚度方向至少两层单元，尽量两层以上；

2）分析设置中的沙漏类型一般默认即可，不同选项的结果差别很小；

3）单元公式类型一般默认即可，不同选项的结果存在一些差别；

4）总结来说，关键把网格划分合理，沙漏类型和单元公式类型，以及其它不了解的选项，一般首选都是默认即可。

01 研究背景

因为LS-DYNA主要使用低阶单元的缩减积分形式，所以经常需要考虑控制沙漏现象，在分析设置中一共有七种沙漏控制类型。

    LS-DYNA也提供了多种单元积分形式，适用于不同场景。比如对于实体单元，提供了12种单元公式。

    对于一般用户来说，这些设置是较为底层而复杂的。所以本文用一个跌落案例来说明这些设置对分析结果的影响。

02 几何模型

    几何模型如下图所示，类似一个容器。

03 材料模型

    使用弹塑性材料模型，结构钢的材料参数如下。

04 跌落设置

    跌落高度为1500mm，假设地面为刚性。

05 分析过程

05.1 三层低阶六面体网格

    网格如下图所示。

    沙漏类型和单元公式类型为求解器默认，时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为7.7999E-3。

05.2 两层低阶六面体网格

    网格如下图所示。

    沙漏类型和单元公式类型为求解器默认，时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为1.14E-2。

05.3 沙漏类型(两层单元)

    沙漏类型默认，单元公式类型默认。

    时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为1.14e-2。

    沙漏类型为ID5,单元公式类型默认。

    时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为1.14e-2。

    沙漏类型为ID4,单元公式类型默认。

     时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为1.14e-2。

05.4 单元公式类型(两层单元)

    沙漏类型默认，单元公式类型为-1。

    时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为7.1997e-3。

    沙漏类型默认，单元公式类型为-2。

    时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为6.5994e-3。

    沙漏类型默认,单元公式类型为1。

    时间1.2E-2秒内应力最大时刻的应力分布如下图所示，对应时刻为1.14e-3。

06 结论

    1）尽量划分为六面体单元，厚度方向至少两层单元，尽量两层以上；

    2）分析设置中的沙漏类型一般默认即可，不同选项的结果差别很小；

    3）单元公式类型一般默认即可，不同选项的结果存在一些差别；

    4）总结来说，关键把网格划分合理，沙漏类型和单元公式类型，以及其它不了解的选项，一般首选都是默认即可。