Negative Volume 负体积

泡沫材料等软材料容易出现负体积。

In materials that undergo extremely large deformations, such as soft foams, an element may become so distorted that the volume of the element is calculated as negative. This may occur without the material reaching a failure criterion. There is an inherent limit to how much deformation a Lagrangian mesh can accommodate without some sort of mesh smoothing or remeshing taking place. A Negative Volume calculation in LS-DYNA will cause the calculation to terminate unless ERODE in *control_timestep is set to 1 and DTMIN in *control_termination is set to any nonzero value in which case the offending element is deleted and the calculation continues (in most cases). Even with ERODE and DTMIN set as described, a Negative Volume may cause an error termination (see erode/negvol.k).

对于承受很大变形的材料，比如说泡沫，一个单元可能变得非常扭曲以至于单元的体积计算得到一个负值。这可能发生在材料还没有达到失效标准前。对一个拉格朗日（Lagrangian)网格在没有采取网格光滑（mesh smoothing)或者重划分（remeshing)时能适应多大变形有个内在的限制。LS-DYNA 中计算得到负体积（Negative Volume)会导致计算终止，除非在 *control_timestep 卡里面设置 ERODE 选项为 1，而且在 *control_termination 里设置 DTMIN 项为任何非零的值，在这种情况下，出现负体积的单元会被删掉而且计算继续进行（大多数情况）。有时即使 ERODE 和 DTMIN 换上面说的设置了，负体积可能还是会导致因错误终止。

有助于克服负体积的一些方法

• 简单的把材料应力 - 应变曲线在大应变时硬化。这种方法会非常有效。
• 有时候修改初始网格来适应特定的变形场将阻止负体积的形成。此外，负体积通常只对非常严重的变形情况是个问题，而且特别是仅发生在像泡沫这样的软的材料上面。
• 减小时间步缩放系数（timestep scale factor)。缺省的 0.9 可能不足以防止数值不稳定。
• 避免用全积分的体单元（单元类型 2 和 3)，它们在包含大变形和扭曲的仿真中往往不是很稳定。全积分单元在大变形的时候鲁棒性不如单点积分单元，因为单元的一个积分点可能出现负的 Jacobian 而整个单元还维持正的体积。在计算中用全积分单元因计算出现负的 Jacobian 而终止会比单元积分单元来得快。
• 用缺省的单元方程（单点积分体单元）和类型 4 或者 5 的沙漏（Hourglass)控制（将会刚化响应）。对泡沫材料首先的沙漏方程是：如果低速冲击 type 6，系数 1.0; 高速冲击 type 2 或者 3。
• 对泡沫用四面体（tetrahedral)单元来建模，使用类型 10 体单元。
• 增加 DAMP 参数（foam model 57)到最大的推荐值 0.5。
• 对包含泡沫的接触，用 *contact 选项卡 B 来关掉 shooting node logic。
• 使用 *contact_interior 卡
• 用 part set 来定义需要用 contact_interior 来处理的 parts，在 set_part 卡 1 的第 5 项 DA4 来定义 contact_interior 类型。缺省类型是 1，推荐用于单一的压缩。在版本 970 里，类型 1 的体单元可以设置 type=2，这样可以处理压缩和减切混合的模式。
• 如果用 mat_126，尝试 ELFORM=0
• 尝试用 EFG 方程（*section_solid_EFG)。因为这个方程非常费时，所以只用在变形严重的地方，而且只用于六面体单元。

See also: instability