Ls-dyna应用：二维管道成型模拟

前一段时间用Abaqus做了一个二维管道成型仿真的案例，用的是静力学和隐式动力学，当时也想着用显式动力学计算，但是搞了很久，总是出现沙漏现象，尝试过修改沙漏的控制算法，也修改过体积粘度，但是还是有沙漏出现。之前遇到的沙漏问题，基本上都是质量缩放过大，分析时间太短或者载荷速度过块，但是这次没有定义质量缩放，并且也尝试过增加分析时间，但是仍没有解决沙漏问题，之后还会再研究。沙漏的形成原理可以自己百度一下或者去看帮助文档，写的很详细。

由于作者有强迫症，一个仿真案例喜欢用不同的软件计算，就当复习了。然后试着用Ls-dyna计算，使用默认的沙漏控制算法，只在最后一个分析步的最后0.2s，板材左右两侧自接触时，出现沙漏，网格出现类似阶梯一样的交错变形。后来参考了水哥写的一篇文章，修改了沙漏控制算法，计算平面应力与平面应变两类问题，使用不同的沙漏控制算法，平面应变使用type6，沙漏系数1.0，平面应力使用type4或type5，沙漏系数0.03-0.05。在最后的成型阶段，板材自接触时网格质量较好。

默认沙漏控制

本案例前处理工作均在Hypermesh中完成，与Abaqus计算用的几何模型相同，不再介绍几何尺寸，装配后的模型如下图所示。本案例建模时省略了导入几何模型，画网格的步骤，使用convert命令可以将inp文件转换成k文件，但是转化后计算会报错，错误原因大概就是求解器无法识别这个网格，需要在Ls-dyna求解器下将网格重新remesh。共计算了4个案例，平面应力问题、Blank在y方向3层网格，平面应变问题、Blank在y方向3层网格，平面应力问题、Blank在y方向4层网格，平面应变问题、Blank在y方向4层网格。

有限元模型

Component零件：

共6个Component，其中Blank为柔性体，其余定义为刚体，图中蓝透明色无特殊意义，只是截图的时候点到了。

Component属性

Material(材料)：

Blank为柔性体，使用MATL24号材料模拟，LCSS关键字用于定义材料塑性阶段的应力应变曲线。Die_top为刚体，MATL20号材料，刚体也需要定义密度、弹性模量与泊松比，刚体的边界条件通过材料卡片CON1与CON2关键字控制，约束3个方向转动自由度、x和z的平动自由度，释放y方向平动自由度。

Material材料

Punch为刚体，约束3个方向转动自由度、x方向与z方向的平动自由度，释放y方向平动自由度。Holder_left为刚体，约束3个方向转动自由度、y方向与z方向的平动自由度，释放x方向平动自由度。

Material材料

Holder_right为刚体，约束3个方向转动自由度、y方向与z方向的平动自由度，释放x方向平动自由度。Die_bottom为刚体，约束全部自由度。

Material材料

Property属性：

平面应变问题，shell type为13号。平面应力、平面应变、轴对称问题，Property属性均在壳单元属性(Card Image：SectShll)里面定义。

Property属性

Groups(接触对)：

在定义接触对之前需要先定义接触面的Set集合，例如三维问题，在实体单元或者壳单元的表面会生成接触单元(Card Image为Set segment)，二维问题也可以定义接触单元，但是使用Hypermesh定义接触对，在选择主从面时，软件会不识别这个Set segment集合定义的接触单元，所以二维接触问题，接触面的Card Image选择Part。

Blank与Punch的接触：二维接触类型，Punch为主面，Blank_top为从面，接触面需要定义Set集合，相应的集合类型为component，每个集合选择对应的Component即可，动静摩擦系数均为0.1。