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LS-Dyna中的显示分析和隐式分析

2020年03月01日 CAE 阅读 3,743 views 次

在文章《LS-DYNA入门之手动编写K文件及理论验证》中通过一个简单的例子介绍了在LS-Dyna中通过K文件进行求解计算的基本流程。本文以上文的例子进行显示和隐式分析的说明。

1、显示分析

显式是指用于求解动量和能量方程中的时间导数的数值方法。下图显示了显式时间积分的图形说明。

节点n2在时间t + Δt时刻的位移等于在时间t时刻节点n1,n2和n3处的已知位移。在时间t+Δt时刻,为网格中的所有节点编写了一个显式代数方程组。对于未知节点位移,每个方程依次求解。显式方法计算速度快、条件稳定。时间步长Δt必须小于临界值,否则计算会产生错误。临界时间步长可以由下式计算:

为安全起见,LS-DYNA使用的默认值为该值的90%即1.77e-04秒。因此,前文实例求解时间设置为1s,需要5658个显式时间步长(而隐式时间步长需要10个)。在LS-Dyna中可以使用关键字*CONTROL_TIMESTEP设置时间步长和比例因子。

2、隐式分析

隐式是指用于表示和求解动量和能量方程中的时间导数的数值方法。下图显示了隐式时间积分的图形说明。

节点n2在时间t+Δt时刻的位移等于在时间t时刻节点n1,n2和n3处的位移的已知值,以及在时间水平t+Δt处的节点n1和n3的未知位移。这就产生了一个用矩阵(如矩阵求逆)求解的联立代数方程组。这种方法的优点是无条件稳定,既没有临界时间步长;缺点是形成、存储和转换方程组需要大量数值计算。

显示分析和隐式分析通过关键字*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL进行控制。例如,隐式分析关键字设置如下:

*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL
$--------+---------+---------+---------+---------+---------+---------+---------+
$ IMFLAG DT0 IMFORM NSBS IGS CNSTN FORM ZERO_V
1 .1

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