平衡的英文

time...........................4.99735E-03

timestep......................4.45000E-06

kineticenergy.................3.80904E+09

internalenergy................5.15581E+09

springanddamperenergy.......1.00000E-20

hourglasnergy..............1.34343E+08

systemdampingenergy..........0.00000E+00

slidinginterfaceenergy.......1.72983E+07

externalwork..................4.54865E+09

erodedkineticenergy..........0.00000E+00

erodedinternalenergy.........0.00000E+00

totalenergy...................9.11649E+09

totalenergy/initialenergy..1.09716E+00

energyratiow/oerodedenergy.1.09716E+00

globalxvelocity..............-6.63878E+01

globalyvelocity..............3.44465E+02

globalzvelocity..............-1.86129E+04

timeperzonecycle.(nanoc)..11286

GLSTAT(参见*databa_glstat)文件中报告的总能量是下面几种能量的和：

内能internalenergy

动能kineticenergy

接触(滑移)能contact(sliding)energy

沙漏能houglasnergy

系统阻尼能systemdampingenergy

刚性墙能量rigidwallenergy

GLSTAT中报告的弹簧阻尼能Springanddamperenergy是离散单元(discr-eteelements),安全

带单元(atbeltelements)内能及和铰链刚度相关的内能(*constrained_joint_stiffness…)之和。

而内能InternalEnergy包含弹簧阻尼能Springanddamperenergy和所有其它单元的内能。因

此弹簧阻尼能Springanddamperenergy是内能Internalenergy的子集。

由SMP5434a版输出到glstat文件中的铰链内能jointinternalenergy跟

*constrained_joing_stiffness不相关。它似乎与*constrained_joint_revolute(_spherical,etc)的罚

值刚度相关连。这是SMP5434a之前版本都存在的缺失的能量项，对MPP5434a也一样。

这种现象在用拉格朗日乘子(LagrangeMultiplier)方程时不会出现。

与*constrained_joint_stiffness相关的能量出现在jntforc文件中，也包含在glstat文件中的弹

簧和阻尼能和内能中。回想弹簧阻尼能，不管是从铰链刚度还是从离散单元而来，总是包含

在内能里面。

在MATSUM文件中能量值是按一个part一个part的输出的(参见*databa_matsum)。沙漏

能Hourglasnergy仅当在卡片*control_energy中设置HGEN项为2时才计算和输出。同样，

刚性墙能和阻尼能仅当上面的卡片中RWEN和RYLEN分别设置为2时才会计算和输出。

刚性阻尼能集中到内能里面。质量阻尼能以单独行systemdampingenergy出现。由于壳的体

积粘性(bulkviscosity)而产生的能量耗散(energydissipated)在版本970.4748之前是不计算的。

在后续子版本中，设置TYPE=-2来在能量平衡中包含它。

最理想的情况下能量平衡：

总能量totalenergy＝初始总能量＋外力功。换句话说，如果能量比率energyratio(指的是

GLSTAT中的totalenergy/initialenergy，实际上是totalenergy/(initialenergy+externalwork)

等于1.0。注意，质量缩放而增加质量可能会导致能量比率增加。

注意在LS-PREPOST的History>Globalenergies中不包含删掉的单元(erodedelements)的能量

贡献，然而GLSTAT文件中的能量包含了它们。注意它们的贡献可以通过ASCII>GLSTAT

中的ErodedKineticEnergy&ErodedInternalEnergy来绘制。侵蚀能量(Erodedenergy)是与删

掉的单元相关的内能和删掉的节点相关的动能。典型来说，如果没有单元删掉,energyratio

w/oerodedenergy等于1，如果有单元被删掉则小于1。删掉的单元与totalenergy/initialenergy

比率没有关系。总能量比率增加要归于其它原因，比如增加质量。

重述一下，将一个单元删掉时，文件GLSTAT中的内能和动能不会反映能量的丢失。取而

代之的是能量的丢失记录在GLSTAT文件的erodedinternalenergy&erodedkineticenergy中。

如果用内能减去erodedinternalenergy将得到分析中还存在的单元的内能。对动能也一样。

MATSUM文件中的内能和动能只包含余下(noneroded)的单元的贡献。

注意，如果在*control_contact卡中将ENMASS设置为2，则与删掉的单元的相关的节点不

会删掉，erodedkineticenergy是0。

在LS-PREPOST中History>Global只是动能和内能的简单相加，因此不包含接触能和沙漏

能等的贡献。

－－－－－－－－－－

壳的负内能：

为了克服这种不真实的效应

－－关掉考虑壳的减薄(ISTUPDin*control_shell)

－－调用壳的体积粘性(tTYPE=-2在*control_bulk_viscosity卡中)

－－对在MATSUM文件中显示为负的内能的parts使用*damping_part_stiffness;先试着用一

个小的值，比如0.01。如果在*control_energy中设置RYLEN=2，因为刚性阻尼而能会计算

且包含在内能中。

－－－－－－－－－－

正的接触能：

当在接触定义中考虑了摩擦时将得到正的接触能。摩擦将导致正的接触能。如果没有设置接

触阻尼和接触摩擦系数，你将会看到净接触能为零或者一个很小的值(净接触能＝从边和主

边能量和)。所说的小是根据判断－在没有接触摩擦系数时，接触能为峰值内能的10%内可

以被认为是可接受的。

－－－－－－－－－－

负的接触能：

突然增加的负接触能可能是由于未检测到的初始穿透造成的。在定义初始几何时考虑壳的厚

度偏置通常是最有效的减小负接触能的步骤。查阅LS-DYNA理论手册可得到更多接触能的

信息。负接触能有时候因为parts之间的相对滑动而产生。这跟摩擦没有关系，这里说的负

接触能从法向接触力和法向穿透产生。当一个穿透的节点从它原来的主面滑动到临近的没有

连接的主面时，如果穿透突然检测到，则产生负的接触能。

如果内能为负接触能的镜像，例如GLSTAT文件中内能曲线梯度与负接触能曲线梯度值相

等，问题可能是非常局部化的，对整体求解正确性冲击较小。你可以在LS-PREPOST中分

离出有问题的区域，通绘制壳单元部件内能云图(Fcomp>Misc>Internalenergy)。实际上，

显示的是内能密度，比如内能/体积。内能密度云图中的热点通常表示着负的接触能集中于

那里。

如果有多于一个的接触定义，SLEOUT文件(*databa_sleout)将报告每一个接触对的接触能

量，因此缩小了研究负接触能集中处的范围。

克服负接触能的一般的建议如下：

－消除初始穿透(initialpenetration)。(在MESSAGE文件中查找”warning”)

－检查和排除冗余的接触条件。不应该在相同的两个parts之间定义多于一个的接触。

－减小时间步缩放系数

－设置接触控制参数到缺省值，SOFT=1&IGNORE=1除外(接触定义选项卡C)

－对带有尖的边的接触面，设置SOFT=2(仅用于gment-to-gment接触)。而且，在版本

970中推荐设置SBOPT(之前的EDGE)为4对于部件之间有相对滑移的SOFT=2的接触。为

了改进edge-to-edgeSOFT=2接触行为，设置DEPTH=5。请注意SOFT=2接触增加了额外的

计算开消，尤其是当SBOPT或者DEPTH不是缺省值时，因此应该仅在其它接触选项

(SOFT=0或者SOFT=1)不能解决问题时。

模型的细节可能会指示可用其它的一些方法。

Englishversion:

TotalenergyreportedinGLSTAT(e*databa_glstat)isthesumofinternalenergy

kineticenergy

contact(sliding)energy

hourglasnergy

systemdampingenergy

rigidwallenergy

“Springanddamperenergy”reportedintheglstatfileisthesumofinternalenergyofdiscrete

elements,atbeltelements,andenergyassociatedwithjointstiffness

(*constrained_joint_stiffness….).“InternalEnergy”includes“Springanddamperenergy”aswell

“Springanddamperenergy”isasubtof

“Internalenergy”.

The“jointinternalenergy”writtentoglstatbySMP5434aisindependentofthe

constrained_joint_dappeartobeassociatedwiththepenaltystiffnessof

*constrained_joint_revolute(_spherical,etc).ThiswasamissingenergytermpriortoSMPrev.

NOTappearwhenaLagrange

Multiplierformulationisud.

Theenergyassociatedwith*constrained_joint_stiffnessappearsinthejntforcfileandisincluded

inglstatin“springanddamperenergy”and“internalenergy”.Recallthat“springanddamper

energy”,whetherfromjointstiffnessorfromdiscreteelements,isalwaysincludedin“internal

energy”.

Energyvaluesarewrittenonapart-by-partbasisinMATSUM(e*databa_matsum).

HourglasnergyiscomputedandwrittenonlyifHGENistto2in*control_,

rigidwallenergyanddampingenergy

arecomputedandwrittenonlyifRWENandRYLEN,respectively,essdamping

energyislumpedintointernalenergy.

Massdampingenergyappearsasaparatelineitem“systemdampingenergy”.Energydissipated

equent

revisions,tTYPE=-2toicludethinergyintheenergybalance.

Theenergybalanceisperfectiftotalenergy=initialtotalenergy+externalwork,orinother

wordsiftheenergyratio(referredtoinglstatas“totalenergy/initialenergy”althoughitactually

istotalenergy/(initialenergy+externalwork))iqualto1.0.

Notethataddedmassmaycautheenergyratiotori.(See

~/test/erode/.k)

TheHistory>Globalenergiesdonotincludethecontributionsoferodedelementswhereasthe

GLSTATenergiesdoincludethocontributions.

Notethattheerodedcontributionscanbeplottedas“ErodedKineticEnergy”and“Eroded

InternalEnergy”viaASCII>energyistheenergyassociatedwithdeletedelements

(internalenergy)anddeletednodes(kineticenergy).Typically,the“energyratiow/oeroded

energy”wouldbeequalto1ifnoelementshavebeendeletedorlessthanoneifelementshave

etedelementsshouldhavenobearingonthe“totalenergy/initialenergy”

lenergyratiogrowthwouldbeattributabletosomeotherevent,e.g.,addedmass.

Restated,whenanelementerodes,theinternalenergyandkineticenergyinglstatdonotreflect

dtheenergylossarerecordedas“erodedinternalenergy”and“eroded

kineticenergy”ubtract“erodedinternalenergy”from“internalenergy”,youhave

matsumfile’sinternalenergyandkineticenergyincludeonlycontributionsfromtheremaining

(noneroded)elements.

atifENMASSin*control_contactistto2,thenodesassociated

withthedeletedelementsarenotdeletedandthe“erodedkineticenergy”iszero.(See

~/test/m3ball2plate.15.k)

ThetotalenergyviaHistory>GlobalissimplythesumofKEandinternalenergiesandthus

doesn’tincludesuchcontributionsascontactenergyorhourglasnergy.

Negativeinternalenergyinshells:

Tocombatthisspuriouffect,

-turnoffshellthinning(ISTUPD)

-invokebulkviscosityforshells(tTYPE=-2in*control_bulk_viscosity)

-u*damping_part_tsum

Tryasmallvaluefirst,e.g.,.01.

IfRYLEN=2in*control_energy,thentheenergyduetostiffnessdampingiscalculatedand

includedininternalenergy.

(Seenegative_internal_energy_in_shellsforacastudy)

Positivecontactenergy:

Whenfrictionisincludedinacontactdefinition,on

SHOULDresultinpositivecontactenergy.

Intheabnceofcontactdampingandcontactfriction,onewouldhopetoezero(orverysmall)

netcontactenergy(net=sumofslavesideenergyandmastersideenergy).“Small”isamatterof

judgement—10%ofpeakinternalenergymightbeconsideredacceptableforcontactenergyin

theabnceofcontactfriction.

(~/test/shl2sol/sphere_to_e_contact_damping_rstoillustratethat

contactdamping(VDC=0,30,90)producespositivesliding(orcontact)energy)

Negativecontactenergy:

Refertop.3.14,3.15of“CrashworthinessEngineeringCourNotes”t

jane@urchathenotes.

Abruptincreasinnegativecontactenergymaybecaudbyundetectedinitialpenetrations.

Careindefiningtheinitialgeometrysothatshellofftsareproperlytakenintoaccountisusually

octions23.8.3and23.8.4in

theLS-DYNATheoryManual(May1998)formoreinformationoncontactenergy.

Negativecons

nothingtodowithfriction—I’mspeakingofnegativeenergyfromnormalcontactforcesand

enetratednodeslidesfromitsoriginalmastergmenttoan

adjacentthoughunconnectedmastergmentandapenetrationisimmediatelydetected,negative

contactenergyistheresult.

Ifinternalenergymirrorsnegativecontactenergy,i.e.,theslopeofinternalenergycurveinglstat

iqualandoppositethatofthenegativecontactenergycurve,itcouldbethattheproblemisvery

beabletoisolatethe

localproblemarea(s)byfringinginternalenergyofyourshellparts(Fcomp>Misc>internal

energyinLS-Prepost).Actually,internalenergydensityisdisplayed,i.e.,internalenergy/volume.

Hotspotsininternalenergydensityusuallyindicatewherenegativecontactenergyisfocud.

Ifyouhavemorethanonecontactdefined,thesleoutfile(*databa_sleout)willreportcontact

energiesforeachcontactandsothefocusofthenegativecontactenergyinvestigationcanbe

narrowed.

Somegeneralsuggestionsforcombatingnegativecontactenergyareasfollows:

-Eliminateinitialpenetrations(lookfor“Warning”inmessagfile).

-uldNOThavemorethanone

contactdefinitiontreatingcontactbetweenthesametwopartsorsurfaces.

-Reducethetimestepscalefactor.

-SetcontactcontrolsbacktodefaultexcepttSOFT=1andIGNORE=1(OptionalCardC).

-Forcontactofsharp-edgedsurfaces,tSOFT=2(applicableforgment-to-gmentcontact

only).Furthermore,inv.970,ttingSBOPT(formerlyEDGE)to4isrecommendedforSOFT=2

rovededge-to-edgeSOFT=2contact

behavior,notethatSOFT=2contactcarriessomeadditionalexpen,

particularlyusingnondefaultvaluesofSBOPTorDEPTH,andsoshouldbeudonlywhere

othercontactoptions(SOFT=0orSOFT=1)areinadequate.

Thespecificsofyourmodelmaydictatethatsomeotherapproachbeud.

FROM:/s/blog_