LS-DYNA:闲话“沙漏” (hourglass)

首先，咱先来说说什么是沙漏？个人一直觉得这个翻译很诡异，有限元计算里的“沙漏”（hourglass）其实跟看时间的那玩意儿没什么关系，这里的“沙漏”（hourglass）简而言之就是零能量的变形，或说有变形没有应力或应变。 LS-DYNA里的hourglass现象基本上只发生在单点积分的单元里。比如，咱们随手画一个四个边的壳单元，只有一个积分点，这四个边只要围绕着这个积分点即可，具体这四个边是什么样子，是正方形，菱形，还是什么其他有创意的图形，积分点就管不了了，如果开始形状是长方形，在计算过程中变成了其他非主流的形状，这个“非主流”就很有可能是产生了hourglass。 Hourglass可通过引入内部节点力来控制，相关的关键字有*CONTROL_HOURGLASS, *HOURGLASS等等，但是这就有了另一个问题，既然是人为的引用了节点力，那么这个人为的力所产生的能量(hourglass energy) 就得越小越好，比如说，一个程序，在后处理程序中看不出hourglass现象，但是hourglass能量占内能的50%，这也不是一个好的计算结果。 具体怎么控制hourglass，还是要从根本的划分网格入手，网格并不是越细越好（综合考虑材料性质，计算时间等），在关键的地方最好不要出现形状怪异的单元；施加荷载的时候，最好避免集中力，用压力代替集中力。 当然，这样做并不能保证没有hourglass。静力问题，最好不产生hourglass,或者系统的hourglass能量能保持在5-10%以下 （与系统内能相比）；爆炸问题，以LZ现在的道术，混凝土大变形的时候只能尽量保持在10-20%以下（与系统内能相比）-_-! P.S.不过最近又做了一个预应力混凝土板在爆炸荷载下的反应，由于支撑处混凝土的局部变形（拉应变）比较大，导致结构的hourglass能量很大,一般hourglass能量超过20%，我就认为结果没什么意义了，停止计算了，不过这回被要求接着算，后面算出来的位移内力等，也说不好是偏大还是偏小，只能做个参考，用什么值要看自己的工程判断了。