用隐式算法计算汽车车顶抗压强度的小例子

comeon123

一般来说，现在的车顶抗压强度都是采用DYNA中的显式算法来计算的，显式算法处理这种包含结构非线性，材料非线性，以及接触非线性等高度非线性问题时，其优势就是收敛性好。但是车顶抗压强度试验本身是个准静态的过程，用动态的方法求解起来就有一个惯性力的影响问题，加载速度对分析的结果有明显的影响，（加载速度下降到2m/sd对结果的影响就开始不明显了，有兴趣的可以尝试一下）。如果将加载速度降到同实际一样，半个小时加载200mm，用显示方法求解显然是不现实的（效率非常低，且精度会下降）。本人尝试用DYNA中的隐式方法计算车顶抗压强度，模型中考虑了压板与车身的接触，以及模型的本身零件的自接触。并附上了结果动画，以及求解的模型，希望对感兴趣的同仁有所启发。

304pz

楼上的同仁还有斑竹都讲的很透彻了，我也说下我的个人看法：
1.个人偏向用隐式做，原因有：1）.准静态过程的分析过程工况应当与实际工况一致，这能避免原理上的偏差；2）.准静态过程是与时间T这一量纲没有关系的，只与位移、能量的平衡有关系；3）.事实上DYNA中的隐式功能是比显示功能更胜任准静态过程计算的；
2.不采用显式做，原因也有：1）.显示过程与时间量纲有关系，如质量缩放、改密度等等都没有考虑时间这一量纲影响，说白了要在减少计算时间，就不能够违背模型相似定理，模型中与时间T所有的量纲都要考虑变化，通常这点很难做到，所以最终只能提高计算机的计算能力来解决；2）显式算法通常的时间步长为1e-06，很多DYNA的很多专家都提到过200000循环这个概念，那么计算保证在0.2S之内来说是靠谱的，也就是说算一个长的时间就可能悬了；3）.对于增加阻尼，临界阻尼怎么确定？如何判断临界阻尼的准确性？时间无关性？如果把本来复杂的计算中再加入误差可能误差更大；临界阻尼的增加与物理过程无关，可能增加阻尼造成的能量守恒也是个问题；大变形结构临界阻尼是变化的；4）.显示计算是条件稳定的，但不代表结果是无条件稳定的，也就是说结果可能不唯一，论坛上很多人说用DYNA算一个模型都会有差异，可能原因也在此吧。
最后我想说工程上应用为主，方法的选择已自己有把握为前提，保证出结果速度；最终的结果评判以实验为准，可能你算的准并不是因为你才用隐士算法，结果怎么样，主要靠自己的经验来保证。

蓝牙

不采用隐式也是可以做的，我在这里提供一种方法，欢迎楼主测试

1.依然采用显式算法，不同的是我要降低加载速率，这样求解时间就会增加很多，不过可以采用下面的方法进行调节
2.增加材料的密度可以提高到4个数量级或者以上，这样实际上是放大了最小时间步长到2个数量级或者更多，也就意味着求解实际是真实求解时间的0.01倍。 调整密度会不会有问题？在准静态分析中不需要输出密度是不是，也就是说在准静态中密度带来的应力波动可以忽略不计。
3.需要跟踪材料的内能 动能和总能量，一般用显示替代隐式，动能和总能的比值应该很小！
4.还要加一个控制项 ，就是阻尼，如Damping_global 给材料加一个非常大的阻尼，用以减少噪音和波形震荡的影响！
这样算下来，应该就是隐式的计算结果，欢迎楼主试算，如果能提供比对的计算结果，我给技术积分鼓励！

zhangzhichaohhu

蓝牙 发表于 2012-7-2 07:24
不采用隐式也是可以做的，我在这里提供一种方法，欢迎楼主测试

1.依然采用显式算法，不同的是我要降低加载 ...

请问版主
2、加大密度应该会导致结构应力的变形都增大，这个不知道该怎么解释？
4、添加阻尼可以把动能消耗掉，但是对于复杂的模型，添加不同大小的阻尼，不仅是结构达到稳定平衡的时间不同，应力、位移结果也有偏差，偏差大小视模型情况而定，所以不知道该加多大的阻尼？而且阻尼太大，模型可能直接失效。我试过单单元或者几个单元加大阻尼来模拟静力，结果倒差不多，可能还是看模型的复杂情况吧。
是不是这种方法像动态松驰一样只在线弹性小应变的情况下才适用？

蓝牙

zhangzhichaohhu 发表于 2012-7-2 07:37
请问版主
2、加大密度应该会导致结构应力的变形都增大，这个不知道该怎么解释？
4、添加阻尼可以把动能消 ...

呵呵，首先有个条件我们要形成共识，就是用隐式就是加载速率很小，否则就没有意义，在这样的条件下，我们讨论下面的问题

2.加大密度会导致结构应力变形都增大，这应该有个前提条件吧？就是你的加载速率很大，这样加速度和质量对应力的影响就很大。如果现在你加载速率降低到准静态还有很大的区别吗？

4.这个问题就其实是可以解决的，各个结构的基频率如果不同，采用*DAMPING_PART_STIFFNES分别施加阻尼，采用4*pi/T作为一个参考值

5是不是这种方法像动态松驰一样只在线弹性小应变的情况下才适用？这个我不觉得，我觉得凡是准静态的应该都可以！

长脚

zhangzhichaohhu 发表于 2012-7-2 07:37
请问版主
2、加大密度应该会导致结构应力的变形都增大，这个不知道该怎么解释？
4、添加阻尼可以把动能消 ...

4、应该对于静态、准静态和低频动态问题都适用吧。

蓝牙

songerking对放大质量有不同想法，我就此进行回复,谢谢参与讨论
    http://wenku.baidu.com/view/9b56f02d0066f5335a812195.html


如果缩小质量，采用降低加载速度后，求解时间会很长，应该不可以！

蓝牙

首先，我赞成304pz的说法，能隐式当然隐式了，准静态一般不会选择dyna做，ansys abaqus、nastran都是可供选择
其次，提dyna的显式替代隐式目的只是提供一种算法，304pz 提到了显式代替隐式的可能问题，的确是客观存在的，但是做为一个做数值仿真有一段时间的人来说，尝试不同的途径获得相似结果还是有一定的成就感的。
      关于304pz提到的问题，我说下个人的观点，（1）在6#文献也提到了替代算法可能需要注意的因数，（2）关于阻尼的临界值可以通过每个part的固有频率大致估计 （3）能量平衡可以通过能量输出matsum等进行跟踪（4）关于显示计算是条件稳定的误差评估没有考虑过，确实显式计算不需要平衡迭代，质量缩放引起的累积误差还不知道如何评估，也期望达人们提提意见。
       此外，我有一个疑问dyna进行隐式分析能用考虑单元的失效删除吗？？？？
      

304pz

蓝牙 发表于 2012-7-3 15:27
首先，我赞成304pz的说法，能隐式当然隐式了，准静态一般不会选择dyna做，ansys abaqus、nastran都是可供选 ...

隐式计算没有失效删除这个功能，到达材料极限之后，材料应变增加、应力不再增加

蓝牙

304pz 发表于 2012-7-3 22:20
隐式计算没有失效删除这个功能，到达材料极限之后，材料应变增加、应力不再增加 ...

看来显式算法在断裂方面还是有点优势的！呵呵

shangwenxiulv

非常好，正在做这方面的。

wzwgyq

各位大侠说的都有些高深啊，我对软件了解太浅啊。我现在只能做几个分析。楼主指教啊，对软件的理论不了解，怎样学习啊？

图水田

好多大神。。。。。。。。。。。。。。

CAE老枪

蓝牙 发表于 2012-7-3 15:27
首先，我赞成304pz的说法，能隐式当然隐式了，准静态一般不会选择dyna做，ansys abaqus、nastran都是可供选 ...

隐式用失效删除的时候，不易收敛（材料本身自带的失效）,可以用mat add_erosion