10.阻尼介绍
LS-DYNA是一款高级的有限元分析软件，主要用于模拟各种复杂的动力学行为。在LS-DYNA中阻尼的设置对于确保模拟的准确性和稳定性至关重要。
能量耗散可以发生在*damping以外的其他方式。例如沙漏力引起的能量、刚墙力引起的能量、接触摩擦力产生的能量、阻尼器产生的内部能量等。
1.体积粘性阻尼 (Bulk Viscosity Damping)
作用：主要用于控制单元在高速变形（如冲击波传播）中的高频数值振荡，避免显式算法中可能出现的数值不稳定。
类型：
① 线性体积粘性阻尼：与体积应变率成正比，通过参数 QB 控制。
② 二次体积粘性阻尼：与体积应变率的平方成正比，通过参数QC控制。
设置方法：
在*CONTROL_BULK_VISCOSITY 关键字中调整QB 和QC 的默认值（通常无需修改，除非特殊需求）。
注意事项：过大的体积粘性阻尼会引入非物理能量耗散，影响结果精度。
2. 材料阻尼 (Material Damping)
作用：模拟材料本身的粘弹性行为或能量耗散特性。
常见形式：
① 粘性阻尼：通过阻尼系数（如 DAMP）定义，与应变率相关。
设置方法：在材料定义中直接指定阻尼参数。
3. 结构阻尼 (Structural Damping)
作用：通过全局或局部阻尼系数模拟结构的能量耗散。
类型：
【1】质量阻尼 ：与质量矩阵成比例。
质量阻尼包括*damping_global和*damping_part_mass，用于低频的结构阻尼模式，但它具有阻尼刚体模式的附加效果。因此，应将经受显著刚体运动的零件排除在质量阻尼之外，否则应在该零件经受刚体运动时关闭质量阻尼或使用*damping_relative。
通过使用*damping_relative，仅对特定刚体的运动/振动起阻尼作用。*damping_relative和常规质量阻尼一样，除了相对于RB（旋转）运动的运动被阻尼。在确定相对运动时考虑刚体的平移和旋转运动。
当没有阻尼*damping_relative 时，在一个可变形单元中绘制有效应力的时间历程曲线，会出现一个不随时间衰减的振荡，如下图。
单元有效应力的时间历程图（无阻尼）
当加入阻尼*damping_relative 时，振荡会迅速消失，如下图。
单元有效应力的时间历程图（有阻尼）
【2】刚度阻尼：与刚度矩阵成比例，在显式分析中，刚度阻尼可以减小响应的高频振荡来提高模型的稳定性。
*damping_part_stiffness用于高频模式，COEF变量（作为正值输入）近似为部分临界阻尼。COEF的典型值为0.1，约为高频模式的临界阻尼的10%。
但是增加刚度阻尼会发生不稳定，则可以通过：
（1）减小TSSFAC。如果使用*damping_part_stiffness，则应相应减小*control_timestep中的TSSFAC，因为阻尼会影响临界时间步长。
（2）降低COEF到恢复稳定性。
【3】瑞利阻尼：同时包含质量和刚度阻尼项：
设置方法：
① 使用 *DAMPING 关键字定义全局瑞利阻尼参数：
② 通过过 *DAMPING_PART_MASS 和 *DAMPING_PART_STIFFNESS 对特定部件定义阻尼。
4. 局部阻尼 (Local Damping)
作用：通过人工阻尼力稳定特定区域的运动（例如接触界面。
设置方法：接触力会在反应中引入噪声，在这种情况下通过*contact卡2上的VDC参数添加黏性阻尼有助于降低噪声。VDC 输入为临界阻尼的百分比，一个典型的值在 10～20范围。
5. 临界阻尼比 (Critical Damping Ratio)
作用：在模态分析或频域响应中，定义系统阻尼相对于临界阻尼的比例。
公式：
其中 ζ 为临界阻尼比，ω 为固有频率。
设置方法：通过 *DAMPING_FREQUENCY_RANGE 定义频率相关的阻尼比。
2、瑞利阻尼：选择主导频率范围，计算 和 。
3、材料阻尼：参考实验数据或材料手册，临界阻尼比范围：1%-10%。
1、阻尼设置需平衡能量耗散与计算精度，过度阻尼会导致非物理结果。
2、显式分析中，材料阻尼和结构阻尼通常对低频问题影响较小，但对高频噪声抑制有效。
3、对于瞬态冲击问题，优先使用体积粘性阻尼；对于振动问题，使用瑞利阻尼更合适。
通过合理设置这些阻尼模型，LS-DYNA能够有效地模拟各种动力学行为，提高模拟的准确性和稳定性。
