基于LS-DYNA的碰撞分析建模指导

一、单元

• 1、类型

• 任何情况下避免使用三角形壳单元，四面体单元，五面体单元（刚体中可以使用）
• 如果有三角形壳单元， 在*CONTROL_SHELL中设置 ESORT=1
• 如果有四面体，五面体单元， 在*CONTROL_SOLID 中设置 ESORT=1

• 2、壳单元中的翘曲刚度

• 当翘曲时默认的单元公式太软
• 对关键部件中的翘曲单元，当 ELFORM=2 时设置 BWC=1，以及…
• 为翘曲刚度使用计算慢的 FULL projection 设置 (PROJ=1)，因为 DRILL projection 阻止了刚体转动。

• 对壳单元公式 16, 设置沙漏公式 IHG 等于 8，调用翘曲刚度

• 壳厚度的更新 (ISTUPD in *CONTROL_SHELL) 通常在碰撞分析中是不推荐使用的（金属成型中要求）

• 可能导致数值计算不稳定

• 有塑性变形的壳，沿厚度方向至少取 3 个积分点。

  
   

二、材料

• 1、在塑性模型中考虑应变率影响时，设置 VP=1
• 使用塑性应变率而不是总应变率
• 可产生更光滑的响应
• 2、泡沫的应力 - 应变曲线应该进行光滑处理
• 3、null shells 和 null beams 的密度会包含在总的质量中
• 除非有意增加质量，否则设置 null shells 和 null beams 的密度为小值
• 4、曲线定义的本构数据其横坐标应能包含预期的工作范围。必要时曲线会被 LS-DYNA 外插处理。

三、连接

• 1、Nodal rigid bodies（节点刚体）

• 避免一个节点的节点刚体以及在数值上有非常小惯量的刚性体，因为它们会被删除并有一个警告信息写到 D3HSP 文件中。

• 2、Joints（连接副）

• 定义的空间节点副做连接
• 增加连接惩罚因子时需要小心

四、连接

• 1、离散的弹簧

• 弹簧的节点不能无质量
• 如果是 NON_LINEAR，定义拉伸和压缩刚度
• 只使用 N1 到 N2 定向

• 2、可变性点焊

• 避免 “自由的 / 悬浮的” 点焊
• 检查没有绑定的点焊的节点（查看 d3hsp 中的警告信息）
• 在接触中不要包含点焊
• 如果使用 *CONTACT_SPOTWELD_TORSION，在壳中调用刚度阻尼
• Solid spotwelds show promise（实体点焊表现出良好前景）

五、 沙漏

• 1、如果使用 *CONTROL_HOURGLASS，在需要的时候可定义指定 part 的 *HOURGLASS 卡片覆盖整体的沙漏定义

• 当导入验证过的屏障 / 头模型时需要小心

• 2、对金属和塑性部件，推荐使用刚度公式的沙漏控制，IHQ=4，沙漏系数 QM = 0.03

• 3、对泡沫和橡胶，推荐假设应变沙漏控制 (IHQ=6) 或者粘性公式沙漏控制

• 对大变形，IHG=4 或者 5 刚度公式的沙漏控制会引起过于刚硬的响应，即使是在减少沙漏系数的情况下

六、刚体

• 1、鼓励对刚体划分较细化的网格
• 几乎不增加计算费用
• 更真实的质量性质和接触力的分布
• 2、在*MAT_RIGID中指定合理的弹性常数
• 影响接触刚度
• 3、不要在刚体的节点上施加约束
• 在*MAT_RIGID的卡片 2 中施加约束

七、初始速度

• 1、在 t = 0 时画出速度矢量图来检查初始速度
• 2、特别检查刚体的初始速度

• *PART_INERTIA

   会取代所有的其它定义的初始速度  
• 如果刚体的初始速度无法加上， 使用双精度或者 970 版本中的 initial_velocity 命令中的 RIGID 选项

八、接触

• 1、划分网格时注意正确地定位壳的中性面
• 2、尽量使用 AUTOMATIC 接触
• 3、如果报告有小的初始穿透，可使用 IGNORE=1
• 4、不同材料的接触，推荐使用 SOFT=1
• 5、避免多余的接触定义
• 6、提前的节点释放可能会导致矛盾的结果
• 对很薄的壳增加接触厚度
• 7、对安全带，直接指定接触厚度 (SST)
• 8、指定体单元的接触厚度，SLDTHK and SLDSTF (Opt. Card B)，如果包含体的接触计算不好
• 更简单的方法是用一层空壳单元覆盖于体表面

九、后处理

• 1、动画结果检查是否有不合理的现象，例如部件之间的穿透
• 2、检查 GLSTAT 和 MATSUM 中的能量
• 使用 *CONTROL_ENERGY 打开相关能量的计算设置
• 能量比应该保持在 1.0 附近
• 沙漏能相对于内能来说应该比较小
• 如果接触中没有摩擦， GLSTAT 中的接触能量应小
• 如果接触摩擦不是零，接触能量是正的且不一定小
• 3、系统增加的质量应该小于系统物理总质量的 1%。（检查 GLSTAT 文件）

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