元素類型與計算方法設定

有限元素分析(Finite Element Method):

將幾何模型切分成許多幾何形狀的"元素,在透過元素之間的"共用節點"進行相連最後利用有限元素分析程式將模型視為各個元素相互連接的"元素網",從由元素構成的模型中匯集資訊,以此預測模型的行為。

元素型態:

在LS-DYNA中,網格化模型的元素型態需要與SECTION設定字卡類型相同,也就是當網格模型為SHELL元素時,會自動生成*ELEMENT_SHELL字卡,這時需要選擇*SECTION_SHELL字卡進行設定,以下為常用的元素型態種類:

元素計算方法:

在SECTION相關字卡中的ELFORM欄位為"元素方程式"的類型,依照分析的項目進選擇,以下為針對常用元素型態中的元素計算方法:

沙漏能量:

有一個由4個節點和1個積分點所組成的SHELL元素,其積分點位置位於該元素的中心位置,當該元素受到外力作用時,必會產生變形現象,但是對於積分點位置的主應力和剪應力並未發生任何狀況,這說明了當該元素產生任何變化,也不會有任何能量的消耗,是一"非物理性的零能量變形模式"

雖然理論上是合理的,可是在實際情形中卻是不合理的情形而沙漏能量所影響的範圍也只會在單積分點的"實體元素、殼元素和厚殼元素"當中。

沙漏能量影響判斷:

一般準則是沙漏能量不能超過內能的10%,可以透過ASCIIGLSTAT(模型)和MATSDM(材料)設,針對每一個零件的沙漏能量去輸出結果進行對比。

沙漏能量改善:

1.全積分計算方式:元素計算方式選擇全積分計算,不過缺點是會增加計算時間外,還會在大變形作用下,容易出現負體積情形,另外當元素品質不佳的時候,容易造成剪切鎖定,使模型在表現上過於僵硬。

2.針對所有模型的沙漏控制:使用*CONTROL_HOURGLASS沙漏控制字卡,其中IHQ為沙漏控制類型,QH為沙控控制系數。

3.針對單一模型的沙漏控制:使用*HOURGLASS_HOURGLASS沙漏控制字卡,其中IHQ為沙漏控制類型,QM為沙控控制系數。

沙漏控制:

Keyword:元素、計算方法、沙漏、Shell、Solid、Hexa、Tetra、IHQ、QH、Kevin