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汽车碰撞仿真LS-DYNA关键字


汽车碰撞分析LS-DYNA 控制卡片的设置
作者:张远岭

2011-4-14

控制卡片
碰撞分析控制卡片包括求解控制和结果输出控制,其中KEYWORD、 CONTROL_TERMINATION、 DATABASE_BINARY_D3PLOT是必不可少的。其他一 些控制卡片如沙漏能控制、时间步控制、接触控制等则对计算

过程进行控 制,以便在发现模型中存在错误时及时的终止程序。 后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片,并对每个卡片的作 用进行说明。

控制卡片使用规则
卡片相应的使用规则如下:
?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 大部分的命令是由下划线分开的字符串, 如*control_hourglass 字符可以是大写或小写 在输入文件中,命令的顺序是不重要的(除了*keyword 和*define_table) 关键字命令必须左对齐,以*号开始 第一列的“$”表示该行是注释行 输入的参数可以是固定格式或者用逗号分开 空格或者0 参数? 使用该参数的默认值

控制卡片的建立
控制卡片可通过以下方式建立: ?用hypermesh在LS-DYNA模板下,选择Analysis面板点击 control cards,选择相应卡片。 ?直接在key文件中输入

下面介绍在hypermesh中给出碰撞分析中经常使用的卡片的参 数设置

控制卡片参数设置
1. KEYWORD KEY文件起始关键字。该卡片可不作任何设置。 文件起始关键字。该卡片可不作任何设置。 文件起始关键字

2. TITLE 输入标题名称xxx。 。 输入标题名称

3. CONTROL_ACCURACY 提高计算精度的控制卡片。设置 值为2, 提高计算精度的控制卡片。设置INN值为 ,其余默认,不起作用。 值为 其余默认,不起作用。

控制卡片参数设置
4. CONTROL_BULK_VISCOSITY 体积黏性项q,人工施加压力,用于处理应力波传播突变引起的不连续。Q1,Q2设置为默认,IBQ设为-1。

5. CONTROL_CONTACT 用于接触面的计算修改。控制摩擦惩罚系数、接触初始穿透检查、接触厚度等,设置见红框,其余默认。

控制卡片参数设置
6. CONTROL_ENERGY 用于控制沙漏能、耗散能、滑移能等的计算与否。全部设置成2,即全部参与计算。

7. CONTROL_HOURGLASS 用于沙漏的控制,通过施加附加力来阻止沙漏变形。IHQ设置为5,QH默认为0.1。

8. CONTROL_OUTPUT 用于设置输出参数。设置如下,按红色线框内设置,其余默认值。

控制卡片参数设置
8. CONTROL_PARALLEL 并行计算控制,最大可以使用4个CPU。

9. CONTROL_SHELL 壳单元控制

10. CONTROL_TERMINATION 计算终止控制卡片,控制计算终止时间,设置如下: 计算终止控制卡片,控制计算终止时间,设置如下:

控制卡片参数设置
11. CONTROL_TIMESTEP 计算时间步长相关参数

12. DATABASE_BINARY_D3DUMP 设置如下: 设置如下:

13. DATABASE_BINARY_D3PLOT 设置如下: 设置如下:

控制卡片参数设置
14. DATABASE_BINARY_D3THDT 设置如下: 设置如下:

15. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下: 设置如下:

16. DATABASE_EXTENT_BINARY 设置如下: 设置如下:

控制卡片参数设置
17. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下: 设置如下:

控制卡片参数说明
*CONTROL_TERMINATION $ ENDTIM ENDCYC DTMIN 150 0 0.0

ENDENG ENDMAS 0.0 0.0

ENDTIM:强制终止计算时间,必选,默认0.0; ENDCYC ENDCYC:终止循环。在计算终止时间之前,程序达到指定循环次数即终止计算。 DTMIN:确定最小时间步长TSMIN的因子。TSMIN=DTMIN * DTSTART,其中DTSTART为程序自动确定的 初始步长。当迭代步长小于TSMIN时,程序终止。 ENDENG:能量改变百分比,超过设定值则终止计算。默认0.0,不起作用; ENDMAS:质量变化百分比,超过设定值则终止计算。仅用于质量缩放DT2MS被使用时。默认0.0 ,不起作 用。

控制卡片参数说明
*CONTROL_TIMESTEP(时间步长控制卡片) $ DTINIT TSSFAC ISDO TSLIMT DT2MS LCTM ERODE MSIST 0.0 0.9 2 0.0 -0.001 0 1 1 $ DT2MSF DT2MSLC 计算所需时间步长时,要检查所有的单元。出于稳定性原因,用0.9(缺省)来 减小时间步:?t = 0.9 l/c ,特征长度l,和波的传播速度c,都与单元的类型有关。 DTINIT:初始时间步长,如为0.0,由DYNA自行决定初始步长; TSSFAC:时间步长缩放系数,用于确定新的时间步长。默认为0.9,当计算不稳定时,可以减小该值,但同时 增加计算时间; ISDO:计算4节点壳单元时间步长的(不同的值对应特征长度的不同算法,推荐使用2,因为此选项可以获得 最大的时间步长,但有三角形单元存在时会导致计算不稳定); TSLIMT:壳单元最小时间步分配 ,使单元的时间步长控制在最小时间步长之上;只适用于使用 *mat_plastic_kinematic,*mat_power_law_plasticity*mat_strain_rate_dependent_plasticity,*mat_piecewise_linear_pla sticity等材料模型的壳单元,不建议使用该选项,因为使用DT2MS选项更好。 DT2MS:因质量缩放计算得到的时间步长。当设置为一个负值时,初始时间将不会小于TSSFAC*|DT2MS|。质 量只是增加到时间步小于TSSAFC*|DT2MS|的单元上。当质量缩放可接受时,推荐用这种方法。用这种方法时 质量增加是有限的,过多的增加质量会导致计算终止。当设置为正值时,初始时间步长不会小于DT2MS。单 元质量会增加或者减小以保证每一个单元的时间步都一样。这种方法尽管不会因为过多增加质量而导致计算终 止,但更难以作出合理的解释。默认为0.0,不进行质量缩放; LCTM:限制最大时间步长的Load-curve,该曲线定义最大允许时间步长和时间的关系(可选择) ; ERODE:当计算时间步长小于TSMIN(最小时间步长)时体单元和t-shell被自动删除。

控制卡片参数说明
MS1ST:限制第一步的质量缩放,根据时间步确定质量向量一次。默认为0。 DT2MSF:决定最小时间步长的初始时间步长缩减系数,如果使用,DT2MS=-DT2MSF*△t。 DT2MSLC:在显示分析中把DT2MS指定为时间的函数,使用load-curve定义。 *CONTROL_SHELL $ WRPANG ESORT IRNXX ISTUPD THEORY 20 1 -1 0 2 全局控制壳单元参数卡片 WRPANG:最大翘曲角度,默认20度; ESORT:程序自动把退化的四边形单元处理为C0三角形单元公式; IRNXX:单元法向更新开关,该选项只对Hughe_Liu,Belytschko-Wong-Chiang,Belytschko-Tsay等公式起作用 。 (默认为-1,每次循环都重新计算单元方向)。 ISTUPD:单元厚度改变选项。该选项对所有壳单元变形有影响。 THEORY:壳单元使用的理论。(默认的是Belytschko-Tsay,面内单点积分,计算速度很快,采用Co-rotaional 应力更新,单元坐标系统置于单元中心,基于平面单元假定,建议在大多数分析中使用) BWC:针对Belytschko-Tsay单元的翘曲刚度。 MITER:平面应力塑性选项,默认为1。(运用于材料3,18,19和24)。 PROJ:在Belytschko-Tsay和Belytschko-Wong-Chiang单元中翘曲刚度投影方法。这个方法主要运用于显示分 析,如果是隐式分析,那此项无效 。 默认为0. BWC MITER 2 1 PROJ

控制卡片参数说明
ROTASCL:为旋转单元质量定义一个缩放系数。(不太常用)。 INTGRD:通过厚度数值积分法则的默认壳单元。当积分点为1到2个的时候使用Gauss积分,当积分点从3个到10的时 候使用Lobatto积分,积分点为2个时,Lobatto法则非常不准,须用Gauss积分。 LAMSHT:薄壳理论开关 。0:不更新切应变修正;1:薄壳理论切应变修正 CSTYP6:第6种壳单元坐标系的选用。1:可变的局部坐标系(默认);2:统一局部坐标系 (计算结果有偏差,但效率比较高)。 TSHELL:允许热传导通过有厚度的壳单元。

控制卡片参数说明
*CONTROL_HOURGLASS IHQ QH 5 0.1 沙漏控制卡片 IHQ:总体附加刚度或黏性阻尼方式选项; QH:沙漏能系数 ,超过0.15会导致计算不稳定。 *CONTROL_BULK_VISCOSITY Q1 Q2 TYPE 0.0 0.0 -1 体积黏度控制卡片 Q1:二次黏性系数 ; Q2:线性黏性系数 。 TYPE:体积黏性项。(当壳单元是类型2,10和16时使用-1)。

控制卡片参数说明
*CONTROL_CONTACT SLSFAC RWPNAL ISLCHK SHLTHK PENOPT THKCHG ORIEN ENMASS 0.1 1.0 2 2 1 0 1 0 USRSTR USRFRC NSBCS INTERM XPENE SSTHK ECDT TIEDPRJ 0 0 0 0 0.0 0 0 0 SFRIC DFRIC EDC INTVFC TH TH_SF TIPEN_SF 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.9 0.0 IGNORE FRCENG 1 SLSFAC:滑动接触惩罚系数 ,默认为0.1。当发现穿透量过大时,可以调整该参数; RWPNAL: 刚体作用于固定刚性墙时,刚性墙罚函数因子系数,为0.0时,不考虑刚体与刚性墙的作用,>0时, 刚体作用于固定的刚性墙,建议选择1.0; ISLCHK:接触面初始穿透检查,为0或1(默认)时,不检查。为2时,检查。 SHLTHK:在STS和NTS接触类型中,是否考虑壳单元厚度对接触过程的影响,为0时,不考虑。为1时,除刚 体以外考虑。为2时,全部考虑。在单面接触、自动面接触等类型中,壳厚度的偏移总是被考虑。 PENOPT:对称刚度检查。如果两个接触物体的材料性质与单元大小的巨大差异,引起接触主面与从面之间接 触应力不匹配,可能导致计算不稳定和计算结果不切实际,这时可以调整该选项克服。为0或为1时,接触主面 与从节点中最小刚度值,为2时,主面刚度;为3时,从节点刚度。 THKCHG:在单面接触时考虑壳厚度的改变(默认时不考虑)。 ORIEN:在初始化时可选择性的对接触面部分自动再定位。

控制卡片参数说明
ENMASS:接触单元被腐蚀的质量处理。0-节点被移除,1-体单元节点被保留,2-体单元壳单元节点被保留。 USRSTR:每个接触面分配的存储空间,针对用户提供的接触控制子程序。 USRFRC:每个接触面分配的存储空间,针对用户提供的接触摩擦子程序。 NSBCS:接触搜寻的循环数(使用三维Bucket分类搜索),推荐使用默认项。 INTERM:间歇搜寻主面和从面接触次数。 XPENE:接触面穿透检查最大乘数,默认4.0。 SSTHK:在单面接触中是否使用真实壳单元厚度,默认0,不使用真实厚度。 ECDT:时间步长内忽略腐蚀接触。 *CONTROL_OUTPUT $$ NPOPT NEECHO NREFUP IACCOP OPIFS IPNINT IKEDIT IFLUSH 1 3 0 0 0.5 0 100 NPOPT:是否全部输出。(如果选1,那么坐标系、单元链接、刚性墙定义和初始速度将不输出)。 NEECHO:与NPOPT作用基本相同,只是可以屏蔽的输出选项不同。(如果选择3,则节点和单元都不输出到echo 文件)。 NREFUP:beam单元的参考节点坐标是否更新,0不更新,1更新。 IACCOP::从时间历程和节点速度得到平均加速度。时间历程文件“d3thdt”;速度文件“nodout” OPIFS:输出接触文件的时间间隔。 IPNINT:输出第一次循环所有单元的初始时间步长,默认0,输出100个时间步最小的单元。 IKEDIT:在D3HSP输出间隔步的状态,如果输出glstat文件,忽略。 IFLUSH:针对I/O缓存的时间步间隔数,默认值5000,如果缓存不是空的,计算非正常终止,输出文件将不完整。 IPRTF:在RBDOUT和MATSUM中默认输出。该选项是为了降低输出文件大小,排除一些不必要的输出。

控制卡片参数说明
*CONTROL_ENERGY $$ HGEN RWEN SLNTEN RYLEN 2 2 2 2 HGEN:沙漏能计算选项。(默认选项1是不考虑沙漏能。选项2是计算沙漏能,并通过GLSTAT和MATSUM 两个ASCII文件输出。) RWEN:延迟能量耗散选项。 SLNTEN:接触滑移能耗散选项。(如果有接触那么这个选项设置成2)。 RYLEN:阻尼能耗散选项。(默认选项1是不考虑阻尼能。选项2是计算阻尼能,并通过GLSTAT文件输 出。) *CONTROL_ACCURACY $$ OSU INN PIDOSU 0 2 0 OSU:显示分析中旋转机械修正项 (second order objective stress updates) INN:壳和体单元的不变节点编号 PIDOSU:Part ID更新 *CONTROL_PARALLEL $$ NCPU NUMRHS CONST ACCU 4 0 1 1 NCPU:CPU使用数量。 NUMRHS:内存数。 CONST:并行计算。(默认设置为2,更快计算。) PARA:如果CONST=1,那么表示并行力集合。

控制卡片参数说明
*DATABASE_OPTION $ DT BINARY 0.1 3 输出文本控制卡片 DT:输出时间间隔; BINARY:输出文本格式。1为ASCII,2为二进制,3两个都输出。 *DATABASE_ABSTAT *DATABASE_AVSFLT *DATABASE_BNDOUT 输出安全带相关计算结果,如体积、压力、质量、密度等。仅在安全气囊分析时使用。 输出AVS数据,与*DATABASE_EXTENT_AVS配合使用。 输出边界力及能量。与关键字*LOAD_NODE_SET(定义载荷边界)以及关键字

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_OPTION(定义位移边界)等配合使用。 *DATABASE_DEFGEO *DATABASE_DEFORC 输出变形几何信息。 输出离散单元作用力信息

*DATABASE_ELOUT 输出单元计算结果,如应力应变等。必须和*DATABASE_HISTORY_OPTION配合使用, 该命令定义输出单元编号。 *DATABASE_GCEOUT *DATABASE_GLSTAT *DATABASE_H3OUT 输出几何接触实体作用力。可以获得接触力和力矩。 输出模型整体信息,如动能、势能、沙漏能、阻尼能等计算结果。 输出假人相关计算结果。

控制卡片参数说明
*DATABASE_JNTFORC *DATABASE_MATSUM *DATABASE_MOVIE *DATABASE_MPGS

输出连接点信息。 输出与材料相关的信息,如动能、内能等。 输出MOVIE数据,与*DATABASE_EXTENT_MOVIE配合使用。 输出MPGS数据,与*DATABASE_EXTENT_MPGS配合使用。

*DATABASE_NCFORC 输出节点界面力。定义接触时,必须将关键字*CONTACT的SPR和MPR参数设置成1。该命 令将所有的节点力全部输出,因此文件会较大。 *DATABASE_NODFOR 输出节点力。该命令通过定义节点组输出节点力。必须和关键字*SET_NODE_OPTION及 *DATABASE_NODAL_FORCE_GROUP配合使用。该命令获得的节点力与NCFORC文件中节点力完全一致,只是该文 件可以由用户自定义输出节点编号。 *DATABASE_NODOUT 输出节点变形、速度、加速度等计算结果信息,和关键字 *DATABASE_HISTORY_NODE 配合使用,该命令定义输出节点编号。 *DATABASE_RBDOUT *DATABASE_RCFORC *DATABASE_RWFORC *DATABASE_SBTOUT *DATABASE_SECFORC 合使用。 输出刚体数据。 输出合成界面力。该文件获得冲击力合力。 输出刚性墙力。 输出安全带相关计算结果。 输出cross类型(如焊点)的力,必须和关键字*DATABASE_CROSS_SECTION_OPTION配

控制卡片参数说明
*DATABASE_SLEOUT *DATABASE_SPCFORC *DATABASE_SPHOUT *DATABASE_SSSTAT *DATABASE_SWFORC *DATABASE_TPRINT *DATABASE_TRHIST

输出滑移能,和*CONTROL_ENERGY配合使用。 输出单点约束(SPC)的反作用力。 输出SPH数据。 输出子系统数据。与*DATABASE_EXTENT_SSSTAT配合使用。 输出节点约束反作用力(点焊和铆钉)(合成力) 输出热量。 输出轨迹线,与*DATABASE_TRACER配合使用。

控制卡片参数说明
*DATABASE_BINARY_OPTION 二进制文件的输出设置 DT/CYCL LCDT/NR BEAM NPLTC PSETID ISTATS TSTART LAVG DT/CYCL:输出时间间隔/时间步长输出间隔。 LCDT/NR:dump文件之间的时间间隔/重启文件数量(默认为1) BEAM:把弹簧阻尼单元的坐标和合力写进D3PLOT和D3PART。 NPLTC:DT=ENDTIME/NPLTC,覆盖前面指定的DT。 PSETID:SET_PART ID,只适用于D3PART。 ISTATS:设置统计量级别,只适用于D3MENA,默认为0,不收集统计量。 TSTART:设置收集统计量时间从哪里开始,只适用于D3MENA,默认为0。 LAVG:设置统计量写出时间间隔,只适用于D3MENA,默认为100。 OPTION包括(可多选): D3PLOT 输出计算结果,可用LS-PREPOST读取整个模型的绘图状态 D3THDT 输出包含时间历程数据,可用LS-PREPOST读取 对大模型来说,使用d3thdt数据输出,得到有选择的节点或单元的时间历程数据 D3DUMP 输出中间计算过程数据,可用来重启动 RUNRSF 输出中间计算过程数据,可用来重启动

控制卡片参数说明
*DATABASE_EXTENT_BINARY $ NEIPH NEIPS MAXINT STRFLG SIGFLG EPSFLG RLTFLG ENGFLG 0 0 3 0 1 1 1 1 $ CMPFLG IEVERP BEAMIP DCOMP SHGE STSSZ N3THDT 0 1 0 1 1 1 1 NEIPH:体单元额外的积分点历史变化数计入2进制数据库中。 NEIPS:壳单元额外的积分点历史变化数计入2进制数据库中。 MAXINT:壳单元积分点计入2进制数据库中。 STRFLG:设置1则在LS-PREPOST里输出应变张量。 SIGFLG:是否包含壳单元应力张量。 EPSFLG:是否包含壳单元有效塑性应变。 RLTFLG:是否包含壳单元合成应力。 ENGFLG:是否包含壳单元能量密度和厚度。 CMPFLG:输出各向同性和各向异性材料应力和应变。 IEVERP:选择1,每一个状态输出一个显示文件。 BEAMIP:输出梁单元积分点。 DCOMP:对刚性墙的数据压缩。 SHGE:输出壳单元沙漏能密度。 STSSZ:输出壳单元时间步,质量或者是增加的质量。 N3THDT:把部件能写入D3THDT数据库中。设置1的话表示不写入。 NINTSLD:体单元积分点数量计入LS-DYNA数据库中。


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