LS-DYNA学习笔记-筒形件多工步-隐式分析
一般情况下，使用LS-DYNA进行冲压分析，默认使用显式算法，但是多工步分析过程，显式算法的误差累积会增大，动力效应也会累积，所以经过多次对比分析，建议的分析过程如下：产品3D： 工艺设计 ： 进行合理的多工步优化设计，如果尺寸设计不合理，拉深过程会异常减薄，导致产品不能正常生成，分析过程也会异常终止； 仿真分析验证1：板材网格优化： 在硬件允许的情况下，不开启网格细化，需要提前优化板材网格： 2：合理选择材料类型 LS-DYNA中，可以应用于壳单元的材料主要是36号材料和37号材料，这两种最大的区别就是屈服准则的差异,36 36号结果： 37号结果： 反应到结果上，36号材料在不同方向的流动不一致，37号是均匀的流动。 所以需要仔细检索材料是否有高度各项异性，或者R值是否>1 ，如果是，建议选择36号，如果接近1，则选择37号；37号的计算速度也快，利于提高效率。 3. 分析算法的选择； 不同算法的分析结果会有明显差异，需要选择合理的算法： 7工步显式算法： 7工步隐式算法： 虽然两种方法的分析结果数值差异不大，但是可以发现，隐式算法的结果分布更合理，显式算法在前2步差异不大，但是后续工步，误差累积明显。 从上述分析可以发现，如果拉深工步>2,建议选择隐式分析，结果会更精确； 4.单元类型选择 目前在lS-DYNA中，用于壳单元计算主要是2号和16号单元，默认显式算法是2号，隐式算法是16号： 2号单元 - Belytschko-Tsay壳单元基本特性可能存在剪切自锁（Shear Locking）问题，尤其在弯曲变形中。对翘曲（Warping）或复杂应力状态的处理能力有限。计算速度快，适合大规模模型。对薄板和中厚板问题表现良好。算法：基于Belytschko-Tsay理论，采用缩减积分（Reduced Integration），计算效率高。积分点：每个单元仅需1个积分点（沿厚度方向可设置多个积分点）。优点：缺点：适用场景汽车碰撞、金属成形等动态显式分析。需要快速计算的工程问题，但对精度要求不极端严苛的情况。16号单元 - 全积分Belytschko-Wong-Chiang壳单元基本特性计算时间比2号单元长（约2倍）。可能因过度刚度（Over-stiffness）导致局部响应偏差。显著减少剪切自锁问题，适用于弯曲主导的工况。对翘曲和复杂应力分布的模拟更准确。算法：基于Belytschko-Wong-Chiang理论，采用全积分（Full Integration），每个单元使用2×2个积分点。积分点：更多积分点提高了计算精度，但代价是更高的计算成本。优点：缺点：适用场景需要高精度的静态或准静态分析（如钣金成形）。复杂弯曲或剪切变形占主导的问题。 在隐式计算下，2号和16号单元结果基本一致：2号单元结果：16号单元结果： 在算力允许的情况下，建议采用16号单元！ 5.求解器的选择： LS-DYNA求解器分为SMP和MPP，从计算效率看，显式算法在网格数目不多的情况下，可以选择SMP版本，如果是隐式算法，建议选择MPP版本，从LS-DYNA的发展看，以后主要还是MPP或者HYB版本了，SMP版本会逐步退出历史舞台了； 6.计算效率和结果精度比对： 小结： 综上所述，大于2以上多工步分析，建议使用隐式求解，厚度分布结果会更精准，单工步两者差异不大； 隐式分析，建议使用MPP版本求解器； 显式分析，DyanForm前处理，仍然建议使用SMP求解器； 单元类型在算力足够的情况下，建议选择16号单元； 来源：阿毅工作室
