LS-DYNA负体积难题破解：专业建议与解决方案

负体积是由于单元畸变引起的， 当单元本身变形过大或者不合理时， 某个或某些节点穿透所属单元的面跑到外面， 接着变产生负体积。

负体积产生和时间步设置、 网格质量、 材料、载荷条件、 接触等都可能有关系， 可能的原因和解决的方法大概有几种：

1） 材料设置参数有问题， 选择合适的材料模型， 并注意单位的协调；

2） 网格质量不好。 高质量的网格可以使之能容纳更大的变形从而防止负体积的发生，建议在容易出现大变形的地方细化网格；

3） 时间步长设置不够合理。 默认的时间步长因子 0.9 可能对防止数值计算的不稳定  不够有效， 减少步长因子（比如从 0.9 减小到 0.6 或者更小）， 可以防止负体积的产生， 这是一个有效的方法；

4） 太高的局部接触力。 不要将力施加在单一节点上， 最好分散到几个节点上以压力的方式等效施加；

5） 使用全积分实体单元。 在大变形和大扭曲情况下， 全积分单元相对于单点积分单元计算不够稳定， 因为一个负雅克比行列式可以在意个积分点发生， 所以全积分单元比单点积分发生负的雅克比行列式更快。 建议使用默认的单元方程式（单点积分） 加上沙漏控制。

6） 接触设置不合理。 单面搜索的接触形式相对于双面搜索虽然节省了计算时间， 但很容易因为面的方向不正确而导致负体积的产生， 因此在不能确定面的方向时建议使用双面搜索。 另外， 适当提高接触刚度也可以防止负体积的产生。

7） 另外也可以采用 ALE 或者 EULER 单元算法， 用流固耦合功能代替接触， 控制网格质量， 例如承受压力的单元在受压方向比其他方向尺寸长。

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