沙漏控制的个人整理.doc

沙漏控制的个人整理.doc沙漏的定义
沙漏hourglassing —般出现在采用缩减积分单元的情况下：
比如一阶四边形缩减积分单元，该单元有四个节点 “0”，但只有一个积分
点“*”。而且该积分点位于单元中心位置，此时如果单元受弯或者受剪，则必然 会发生变形，如下图a所示。
a单>1原姑形态b单兄欣剪后应该的形态 c单尢受驾岳应该巧晤急
但是，现实的情况却是在这三种情况下，单元积分点上的主应力和剪应力状 况都没有发生变化，也就是说该单元可以自由地在这三种形态之间转变而无需外 力。
很小的扰动理论上可以让单元无限地变形下去，而不会消耗任何能量，这就 是所谓的沙漏的零能量模式。这时就要对沙漏进行控制，比如人为地给单元加上 一定的刚度。
沙漏的影响范围：
沙漏只影响实体和四边形单元以及二维单元， 而四面体单元、三角形壳单元、 梁单元没有沙漏模式，但四面体单元、三角形壳单元缺点是在许多应用中被认为 过于刚硬。
沙漏影响的查看、判断：
当显式动态分析使用缩减积分单元时，应判断沙漏是否会显著的影响结果。 一般准则是，沙漏能量不能超过内能的 10%。
沙漏能量和内能的对比可在 ASCII文件GLSTA和MATSDM中看出（这两个需 要在前处理时设置，或在 K文件中设置：在*control_energy 卡片中设置 HGEIN2，而且用 *database_glstat 和*database_matsum 卡分别输出系统和每一个部件的沙漏能），也可在 POST20中画出。为确保这些文件中记录沙漏能量结果，注意 EDENERGY中的
HGEN应设为1。
对于壳单元，可以绘制出沙漏能密度云图，但事先在*database_extent_binary 卡中设置 SHGE=2 然后在 LS-Prepost中选择 Fcomp>Misc>hourglass energy
在LS-DYNA里的沙漏控制方法
1） 细化模型网格：好的建模可以防止产生过度沙漏，基本原则是使用均匀网格。
（一般来说，整体网格细化会明显地减少沙漏的影响。）
2） 避免在单点上集中加载：由于激活的单元把沙漏模式传递给相邻单元，所以 点加载应扩展到几个相邻节点组成的一个面上，施加压力载荷优于在单点上 加载。
3） 使用全积分单元：这是一种完全消除沙漏的方法。［但是，它们会比其它单元 算法花费更多的
CPU时间，并且对于一些不可压缩行为、金属塑性和弯曲问 题，它们可能导致不切实际的刚度结果（锁定）。］
4） 软件的内部沙漏控制：如下。
软件的内部沙漏控制思想：
ANSYS/LS-DYN提供了一些内部沙漏控制。这些方法的思想是：
（1） 增加抵抗沙漏模式的刚度但不增加刚体运动和线性变形；
（2） 在沙漏方向上的速度施加阻尼。
粘性沙漏控制仅仅是抑制沙漏模式的进一步发展，刚性沙漏控制将控制单元朝未 变形的方向变形。
LS-DYNA!的控制卡片： LS-DYNA勺沙漏控制有*CONTROL-HOURGLA$S*HOURGLAS卡片，前者用于整 体的沙漏控制，后者用于各个 part的沙漏控制，后者的所针对的 part沙漏控制 定义将覆盖前者的整体控制定义。
LS-DYNA!的控制算法的介绍：
*HOURGLASSI的控制算法（对应于IHQ）:
a） Type1、2、3为基于粘性的