【分享】DYNA考虑热效应的几点注意

jdcao

dyna中的热效应可以粗略地分为两块
一是：考虑热传导、热对流、热辐射等问题，这时就需要热固耦合，并定义热材料本构，设置热固耦合求解模式。个人理解这主要是针对时间效应较长的热问题。这种问题dyna并不常用。
二是：考虑塑性功转热或冲击温升以及温度对本构、状态方程、相变、损伤等影响效应的冲击动力学热效应问题。由于冲击Hugoniot关系是绝热熵增的，因此瞬态冲击下根本来不及热传导、热对流或热辐射，因此大多不需要定义热固耦合分析。
dyna对于第二种情况，必须选择含温度影响的本构关系（比如jc本构，steinberg本构等，并非第一种情况下的热材料本构），瞬时温度将由本构子程序自动求解，温度对材料动态力学性能的影响也通过本构来体现。如果dyna自带的本构模型不能满足用户需求，用户也可以二次开发。
值得一提的是，dyna程序的jc本构中，温度是直接由内能全量得到，相当于做了冷能等于0的近似，因此，应变率较高时，计算的温度会比真实值高很多。dyna程序的SG本构中，温度是由内能中的热能（总内能减去冷能）得到，因此，应变率更高时计算的温度更符合实际情况。

[ 本帖最后由 jdcao 于 2008-7-17 22:18 编辑 ]

phe666

支持，谢谢

grandsinco

谢谢jdcao的精辟讲解！

jdcao

原帖由 grandsinco 于 2008-7-18 15:44 发表
谢谢jdcao的精辟讲解！

bu
呵呵，只是一些基本的概念而已，也不知你所说的“热固耦合”是指哪种？是否回答了你的问题？

jdzx

写得不错，建议加精

jdzx

他的热股耦合估计是冲击引起的温升

grandsinco

确实是冲击引起的温升。就是说设置分析类型为
*CONTROL_SOLUTION
         1      
而不是
*CONTROL_SOLUTION
         2
是这样吗？
再者就是认为冲击过程绝热，从而材料的设置除了状态方程和强度以及失效模型外要设置关键字（如果这个材料的熔点是1700 K，比热是452 J/KgK）
*MAT_THERMAL_ISOTROPIC
         1,0.0,0.0,0.0,1.70E+03,0.0
         452.0,0.0
初始温度关键字为
*INITIAL_TEMPERATURE_SET
         0,2.93E+02         
另外是否需要设置下面几个关键字呢
*CONTROL_THERMAL_NONLINEAR
         10,0.0,0.5
*CONTROL_THERMAL_SOLVER
         1,1,3,1.0E-4,0,,0.9,
*CONTROL_THERMAL_TIMESTEP
         1,0.5,1.0E-12,0.0,0.0,10.0,0.5,
我提交的主要关键字就是上面所罗列的了。但是计算时候还是有错误：
*** Error Input error found
*** Error reading slide line thermal parameters
大侠可否帮忙给分析讲解一下？！

jdcao

楼上既然就是指冲击引起的温升,因此在一定的时间范围内,并不需要定义热固偶合
也就是说,上面你提到的所有关键字全都不需要,那些全是热固偶合或单热分析时需要的
对于你的问题,我觉得你该把顶楼的帖子看完,应该说比较清楚了.

grandsinco

谢谢jdcao的持续关注和帮助。
如果不定义上述关键字的话，单单一个J-C模型无法计算材料的温度吧，J-C应该只是引用温度吧，而温度的计算需要重新定义，比如大家一般认为塑性功的90%转化为热，那么至少这个0.9需要定义的吧，而J-C关键字当中并无这个选项卡。
还请jdcao继续关注和解答!

[ 本帖最后由 grandsinco 于 2008-7-20 11:58 编辑 ]

jdcao

对于楼上的问题,我在顶楼的帖子说过了,这里再引用一下.希望你能看完!
"（比如jc本构，steinberg本构等，并非第一种情况下的热材料本构），瞬时温度将由本构子程序自动求解，"
"ls_dyna程序的jc本构中，温度是直接由内能全量得到，相当于做了冷能等于0的近似，因此，应变率较高时，计算的温度会比真实值高很多。ls_dyna程序的SG本构中，温度是由内能中的热能（总内能减去冷能）得到"
显然,从上面文字可以看出，温度就是在本构子程序内求的,补充一点,对于jc及 sg本构,温度恰好都存储在历史变量5中,后处理可以输出的.
其实,温度的计算有很多近似模型.并非都是通过塑性功转热(这也只是一种简单的近似),比如,还可以直接由热力学状态方程求温度,由部分塑性功求温度,由内能求温度,由热能求温度等等.
即使你定义热固偶合模式,热固偶合中所提到的功转热比例,也不是塑性功转热,而是总功转热,与jc采用的内能转热基本等效.所以超高压条件下jc并不适合.当然你可以二次开发,采用自定义的jc本构及更合理的温度求解方法.

grandsinco

jdcao，谢谢你的多次解答！
从做穿甲的文献中看到，金属靶的穿甲过程中温度的变化一般都是通过计算塑性功求解的，所以，我想知道如果这么考虑温度的变化时该怎么写关键字。
从你的解答中知道单纯设置J-C的选项卡应该就可以了。
但从你以前贴出来的一个帖子里来看，你好像也设置了热固耦合，附件里的K文件也可以看到，帖子地址为：http://www.simwe.com/forum/viewt ... ;highlight=%2Bjdcao

jdcao

"但从你以前贴出来的一个帖子里来看，你好像也设置了热固耦合，附件里的K文件也可以看到，帖子地址为：http://www.simwe.com/forum/viewt ... ;highlight=%2Bjdcao"

第一:不错,那的确设置了热固耦合,正如帖子所说,当时是想关心一下内部热传递的影响,请看原文用语:"附件说明：热效应主要为塑性功转热，考虑材料内部热传递",当然,那个帖子更主要的目的是想告诉大家冲击加载下如何具体地实现热固耦合.但并不是说所有情况下一定要设置热固耦合.

当时计算结果也证明,在时间较短的前提下,内部热传递的影响几乎为0,完全可以不设置热固耦合,当然,如果时间很长,还是要考虑热传递的,需要设置热固耦合.

第二:某些材料屈服强度比较低,加载后很快就进入塑性状态,当冲击应力在某一定范围内(不能太高也不能太低)时,弹性应变相比塑性应变小很多,应力做功就主要是塑性功(弹性功相比小很多),同时,冷能相比热能又很小,因此,功的一定比例转热就可以认为是"主要为塑性功转热",但这是有前提条件的,都是近似模型,就像其他的很多温升模型一样,都是在一定的假设前提下才能使用.

jdcao

说白了,ls_dyna作为商业软件,能卖给中国,里面的所有模型主要都是针对民用领域的.
在军事领域,特别是对于复杂武器物理问题,ls_dyna里面所有的模型都是粗糙和不准确的
比如,里面的状态方程,几乎都是最最简单的,绝大部分深层次热力学关系都没用到,结构相变物态相变也不考虑.
美国武器物理的三大实验室,他们也大量使用dyna,但里面有关武器方面的核心模块绝对不会出售的.
所以,即使我们对ls_dyna二次开发,也受到很多限制,甚至在某些方面故意留了很多bug,
希望大家视野能更开阔,不但要会使用dyna,更要会认识它的缺点,改正它的缺点,更好为我们服务.

lovehf

原帖由 jdcao 于 2008-7-21 00:11 发表
说白了,ls_dyna作为商业软件,能卖给中国,里面的所有模型主要都是针对民用领域的.
在军事领域,特别是对于复杂武器物理问题,ls_dyna里面所有的模型都是粗糙和不准确的
比如,里面的状态方程,几乎都是最最简单的,绝大部 ...

这个你是怎么知道的呢？还是自己的猜测。LLNL实验室主要使用DYNA3D。
LS-DYNA不但卖给中国，不也卖给许多其他的国家吗？不同国家的核心程序还不一样吗？难道有区别？
“ls_dyna里面所有的模型都是粗糙和不准确的”，许多所谓先进的模型，并没有经受过严格的考证，作为成熟的商业软件，当然不能随便就将其嵌入到程序中去，否则怎么对用户负责，所以才有自定义材料之说。

grandsinco

jdcao,明白您的意思了,谢谢你的多次讲解回复！
还有一点不明白的是，如果认为温度的改变是由塑性功来的，怎么设置关键字？J-C模型里是不包括这个选项的。
谢谢

jdcao

原帖由 lovehf 于 2008-7-21 09:45 发表

“ls_dyna里面所有的模型都是粗糙和不准确的” ...

为什么把这句话前面的前提去掉呢？典型的断章取义，呵呵，当然，不是和你计较这个，之所以叫模型，没有一个是放之四海都绝对精确的，使用任何一个模型都应该知道它的前提假设及使用条件，满足其假设的前提，模型才是合理和可信的。
另外一点，并不是说只是卖给中国的去掉了和武器物理直接相关的某些核心模块，请注意我的用词！
就算你是美国人，你在美国从事科学研究，你出再多的钱，你同样也买不到那些核心模块！因为那至少是秘密或机密以上。
其实，国内几家直接从事武器物理研究的核心单位，很多程序的密级也都是机密和绝密的，你能买到吗？除非犯罪手段，呵呵。
当然，说这些没有多大意义，我只是希望大家在使用lsdyna的时候，能知道其所用的模型的适用范围，不但用好它，更要发现它的不足，改进它的不足，不能指望它万能！