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Lsdyna单元类型及应用详解

CAE之家

23天前浏览517

1）八节点六面体单元常用的单元方程有0、1、2、3、-2、-1

ELFORM=0：为单点同步旋转单元，主要用于蜂窝材料，只适用于*MAT_MODIFIED_HONEYCOMB，其本质上表现为非线性弹簧，能在蜂窝材料中看到严重变形。

ELFORM=1：为常应力单元，也就是六面体单元的缩减积分单元，是Lsdyna默认推荐单元；通过指定沙漏类型10，引入Cosserat积分点单元，沙漏系数QM建议设置为0.01。

ELFORM=2：为全积分单元，精度较高，但对于长宽比较差的单元，剪切锁定将导致响应过于刚性，计算耗时比1大于2~3倍。为解决此问题，可采用单点积分ELFORM1或采用增强的应变方程来修正Jacobian矩阵的ELFORM-1/-2。

ELFORM=3：为全积分带节点旋转的8节点单元，自由度较2高。

ELFORM=-1：为全积分单元，用于长宽比较差的单元，计算精度较高，计算耗时比2多20%左右，性阶比较高，。

ELFORM=-2：为全积分单元，用于长宽比较差的单元，计算精度更高，计算耗时比2大5倍。

2）四面体单元常用的单元方程有4、10、13、16、17

ELFORM=4：为带节点旋转的二阶缩减四面体单元，用于单元形状较好的零部件，在速度和准确性要妥协，计算耗时比10大5倍。

ELFORM=10：为单点积分四面体单元，存在刚性较大、剪切锁定和体积锁定等情况，是Lsdyna默认推荐单元，但精度相对较低，在关键区域不建议采用。

ELFORM=13：与10号相同，但增加了节点压力平均，显著降低了体积锁定机会，自由度较10高。适用于不可压缩和几乎不可压缩材料行为，如橡胶材料或具有等距塑性变形的延性金属，计算耗时比10大20%，接近六面体模拟。

ELFORM=16：二阶10节点四面体单元，与4号相似，通过指定沙漏类型10引入Cosserat积分点单元，其计算更精确，计算耗时是4的2倍。

ELFORM=17：二阶10节点四面体单元，与16号相似，其计算精度更高，比16号更受青睐，因为与16号不同，节点权重因子是相等的，因此来自接触和施加压力的节点力被正确分配；但需将单元类型修改为TET4TOTET10，在关键区域建议采用此单元方程。

3）五面体单元

五面体单元通过在*Control_Solid中ESORT设置为1即可，实际是自动转换产生四面体单元，以及自动分配五面体单元公式为15号单元公式，即2积分点五面体单元。

4）壳单元常用的单元方程有2、16

ELFORM=2：Belytschko-Tsay单元，为减缩积分单元，是Lsdyna默认推荐单元。采用面内单点积分，计算速度很快，通常对于大变形问题是最稳定有效的公式。并且采用 Co-rotational 应力更新，单元坐标系统位于单元中心，且基于平面单元假定，不适用于翘曲的几何体；积分点数量（NIP）一般设3或以上。

ELFORM=16：为具有共旋（Co-rotational）应力更新的Belytschko-Tsay全积分壳单元，采用 2*2 积分点方式，与2号相比，计算耗时大2.5~3倍，计算精度较高，与实际更贴合；特别是对于零件的局部受力分析，希望能够得到精确的求解结果，便于进行进一步的优化设计。但采用此单元时需要设置沙漏类型为8，可适用于翘曲的几何形状。同时全局控制卡片中的ControlShell中Therory需设置为16。关于单元积分点个数（至少5个以上）；若想要观察上下表面结果，NIP建议设置为5；若涉及回弹问题，NIP建议设置为7。