3 负体积错误导致计算终止:Error Negative Volume in solid element

LS-DYNA 仿真出现 Error Negative Volume in solid element 错误如何解决

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XY - 开发者 @ 学研谷

在材料发生大变形,尤其是对软材料,计算单元会被破坏产生负体积错误,负体积错误会在尚未达到材料失效标准前就出现。在没有对网格进行平滑和重绘处理下,拉格朗日网格对大变形有限制。如果 *CONTROL_TIMESTEP 中的 ERODE 未设置为 1,并且 *CONTROL_TERMINATION 中 DTMIN 未设置为非零常数(这两个关键字的设置是删除大变形单元,继续计算),则会负体积错误会导致计算中断,无法继续。不过,即使设置了 ERODE 和 DTMIN,一些情况下也会因为出现负体积错误,导致计算中断。

处理负体积错误的一般方法如下:

  1. 在高应力下,加强材料的应力 - 应变曲线,这个方法直接、简单、高效
  2. 优化初始网格
  3. 减小时间步因子,默认是 0.9,可以改小一些
  4. 在容易出现大变形的地方将网格 refine
  5. 避免采用全积分体单元(算法 2 和 3),这会导致大变形和大扭曲的情况下计算相对不稳定
  6. 采用默认的单元算法(单点体单元),采用沙漏控制 type4 和 5。泡沫的沙漏控制算法为:在低速冲击问题中采用 type6,系数为 1;在高速冲击问题中采用 type2 和 3
  7. 避免太高的局部接触力(不要将 force 施在单一 node 上,最好分散到几个 node 上以 pressure 的方式等效施加),尝试调整间隙,降低接触刚度或降低时间步
  8. 采用 ALE 或是 Euler 单元算法,用流固耦合功能代替接触,控制网格质量
  9. 尝试使用 EFG 算法(*SECTION_SOLID_EFG)
  10. 126 号材料,设置 elform=0
  11. 在泡沫接触计算中,采用 *contact 中的选项卡 B,关闭 shooting node logic
  12. 泡沫材料网格划分采用四面体网格,单元算法为 10,虽然这样会导致材料相对比较刚性。增大材料(泡沫材料 57 号材料)的阻尼系数,推荐采用系数为 0.5
  13. 采用双精度计算,有些情况下也可以避免负体积

另外可以参考一下:Negative Volume in soft materials

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