第五章 求解特性

5.1 求解过程

当模型建好后（即，单元、实常数、材料性质的定义，建立模型、网格划分、边界/初始条件指定以及加载、结束控制），执行 SOLVE 命令即可以开始求解过程。（在GUI中，菜单路径为Main Menu>Solution>Solve）。

此时，ANSYS/LS-DYNA程序将运行以下几步：

1.标题记录：包括几何特性（如节点和单元等），都写到相应的两个结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS 中。（此时ANSYS/LS-DYNA数据库中包含全部相应的信息。即在运行 SOLVE 命令前，必须执行 SAVE 命令，把所有的模型信息都写入到文件 Jobname.DB ）。

2.将所有输入的信息写出LS-DYNA程序的输入文件 Jobname.K 。

3.控制权由ANSYS程序转移给LS-DYNA程序。LS-DYNA求解器运行的结果写入到结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS 中。如果执行 SOLVE 命令前给定命令 EDOPT ，ADD，，BOTH，则也将输出用于LS-POST后处理程序的结果文件（d3plot和d3thdt文件）。

当求解结束后，ANSYS/LS-DYNA GUI将提醒用户求解已完成，控制权重新转回到ANSYS/LS-DYNA程序。可以通过ANSYS/LS-DYNA程序的POST1和POST26后处理器来查看结果。如果产生了错误或警告，输出窗口将自动显示弹出信息，表明有几个错误和警告。可以参考LS-DYNA的信息文件，其中详细记录了错误和警告。这些信息也同时被写入到LS-DYNA d3hsp文件。

5.2 LS-DYNA 终止控制

LS-DYNA求解终止点与建模时设定的终止控制有关。主要有以下几种终止控制类型：

·终止时间-用T IME 命令定义分析结束时间。时间步累积达到结束时间时计算就会停止。

·CPU时间限制-可以用 EDCPU 命令指定CPU时间限制（以秒为单位）。在达到时间限制时就会停止计算。

·终止判据-当指定点和刚性体到达某一个特定位置，或一个指定点和其它表面发生接触，可以用 EDTERM 指定结束求解。可以用这个命令设定多个判据。（详细信息请看 EDTERM 。）

一般用 TIME 命令指定分析结束时间。其他的终止控制都是可选的。程序遇到任何一个种终止判据时，求解都会停止。

当执行小型重新启动（ EDSTART ，2）或完全重新启动（ EDSTART ，3）时，如果以前的分析由于 EDTERM 设定的终止判据而终止，那么必须改变或删除这个判据，从而以免造成重启动立即终止。

5.3 共享存储器并行处理

对于大的模型，用户必须用ANSYS/LS-DYNA的共享存储器并行处理（SMP）功能来缩短分析所需的时间。要应用这一功能，一台机器上必须至少有两个处理器，并且必须申请合适的ANSYS/LS-DYNA SMP授权号。在申请授权时，详细信息请与ANSYS销售代表联系。

使用SMP功能需注意：

1．指定使用的处理器数。可以用config60.ans文件，/CONFIG命令或SETNPROC宏来设定这个值。关于这种方法的详细信息，请参看《ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide》中的§9. 1 －Activating Parallel Processing.如果没有设定处理器数目大于一，那么在GUI中不能用合适的菜单选项来设定SMP， EDRUN 命令设置也会变为无效。

2．执行 EDRUN 命令来定义SMP的运行。

当使用共享存储器并行处理时，根据每个CPU的利用率及工作量，计算将会以不同的顺序进行。基于此原因，在多次运行同一个文件时，可能会注意到结果间存在细微差别。为了避免这些差别，可以指定保持一致性，保持一致性将使CPU时间增加15%。

如果在一个平台上使用所有的CPUs（ANSYS建议运行的CPU数比可用的要少一个为好），并且应该关闭这些CPUs所有其它的应用。任何与ANSYS/LS-DYNA在SMP运行模式应用相竞争的计算或机器资源都会显著影响SMP的性能。

当使用最多达8个处理器时，SMP性能成线性提高。当多于8个处理器时，获得的附加性能提高都很小；问题越大，性能提升潜力也越大。

5.4 求解控制和监控

LS-DYNA程序有几个控制开关，使得用户可以中断求解进程并检查求解状态。本节讲述怎样使用这些控制开关。

当 LS-DYNA正在运行时，在ANSYS/LS-DYNA程序的操作窗口中键入CTRL-C。它将中断LS-DYNA程序的运行，进入ANSYS/LS-DYNA操作的控制命令窗口。(注意：与ANSYS不同，CTRL-C并不会让用户脱离ANSYS/LS-DYNA的GUI，LS-DYNA求解器在此背景下继续进行)。下面是一个典型的操作窗口的输出片段。

____________________________________________________

initialization completed dt of cycle　1 is controlled by shell element 31

time........................... 0.00000E+00

time step...................... 2.78623E-05

kinetic energy................. 1.00000E+03

internal energy................ 1.00000E-20

spring and damper energy....... 1.00000E-20

system damping energy.......... 0.00000E+00

sliding interface energy....... 0.00000E+00

external work.................. 0.00000E+00

total energy................... 1.00000E+03

total energy / initial energy.. 1.00000E+00

global x velocity.............. 0.00000E+00

global y velocity.............. -1.28205E+01

global z velocity.............. 0.00000E+00

time per zone cycle= 434 microseconds

estimated total cpu time = 718. sec (  0 hrs 11 mins)

estimated cpu time to complete= 718. sec ( 0 hrs 11 mins)

enter sense switch:

______________________________________________________________

此时，可以敲入以下四个开关之一：

SW1：ANSYS/LS-DYNA终止，记一个重启动文件。

SW2：ANSYS/LS-DYNA的时间和循环数将会被显示。程序继续运行，此时用户可以确切地了解到求解的进度。

SW3：ANSYS/LS-DYNA记一个重启动文件，并继续运行下去。

SW4：ANSYS/LS-DYNA将记一个结果数组，程序继续运行。

在操作窗口（运行CTRL-C）中最初预估的CPU时间往往是不精确的（请看上面输出例子中的预估CPU时间项），可以用CTRL-C中断LS-DYNA的求解，然后用开关SW2去得到一个运行时间和循环次数的较好估计值。ANSYS/LS-DYNA程序将把所有重要信息（例如错误，警告，失效单元，接触问题等）都写入到ANSYS/LS-DYNA的操作窗口中和LS-DYNA ASCII文件d3hsp中。

在UNIX系统中，ANSYS/LS-DYNA求解进程也可以通过读取某些ASCII码输出文件的最后一些行来检验。而这需要另开一个窗口，进入到ANSYS/LS-DYNA程序的运行目录中去，然后敲入以下命令：

tail -m filename

其中，filename=d3hsp 或者glstat 或者matsum。对于m(查看的行数)值，30就已足够。

d3hsp文件由ANSYS/LS-DYNA直接产生，而产生glstat和matsum文件必须在ANSYS/LS-DYNA的PREP7或SOLUTION进程中执行以下命令：

EDOUT ，GLSTAT

EDOUT ，MATSUM

（有关怎样使用输出控制命令的详细信息，请参看本手册的第十二章）

d3hsp ，glstat，matsum文件都是ASCII码文件。在求解过程中，这些文件都是在要求的时间点上写出。可以从这些文件中任意一个的最后30行查看结果的当前时间值并与 TIME 命令定义的结束时间值进行比较，然后就能确定求解的进程了。

5.5 显示小尺寸单元

正如隐式方法和显式方法所述，ANSYS/LS-DYNA将依据其材料特性和尺寸自动计算模型中每个单元的临界时间步长。模型中的总体时间步长将依据模型中所有单元的最小临界时间步长而定。

用户可以用 EDTP 命令根据时间步大小显式动态单元。这可以使你监控模型中的小单元区域。根据时间步长有三个选项（ EDTP 命令的OPTION域）用于显示单元：

·选项1-显示时间步长最小的单元。根据时间步大小每个单元呈红色或黄色。根据 EDTP 命令的VALUE1域确定所显示单元的数目（缺省值=100）。

·选项2-用最小时间步长显示和列出单元。该选项和选项1产生同样的单元，并且可以显示最小单元。

·选项3-除了显示所选单元外，这个选项显示的单元和选项1一样。超出VALUE1指定数目的单元是蓝色及半透明的，其透明度与 EDTP 命令的VALUE域有关。

在 EDTP 产生的图中，根据其时间步大小，单元将会呈现红色（最小），黄色（中间），或蓝色（最大）。

注 --在大模型中使用 EDTP 命令时要注意，因为其时间步长的计算要花费很多的CPU时间。

5.6 编辑LS-DYNA的输入文件

ANSYS/LS-DYNA程序支持LS-DYNA的大部分功能，并且可以由该程序的GUI界面得到。然而值得指出的是：还有一些LS-DYNA的功能不能从ANSYS/LS-DYNA 的GUI中直接得到，例如：

·一些材料特性，例如纤维，土壤等

·某些单元类型，例如SEATBELT

·在局部坐标系下对刚体的约束

虽然这些功能不能直接使用，但熟悉LS-DYNA程序的用户仍然可以从ANSYS/LS-DYNA程序中间接地使用这些功能，这些方法将简述如下。

当模型建好后，执行 EDWRITE 命令（在GUI中，菜单路径为Main Menu>Solution>Write Jobname.k . ）创建一个LS-DYNA输入文件 Jobname.k. （注意到，如果为小型重启动，输入文件命名为 Jobname.R 如果为全启动, 输入文件命名为 Jobname_nn.K）

EDWRITE 和 SOLVE 命令的区别就是本章开始讨论的求解过程中的第三步将不运行。也就是说，只写出 Jobname.k. （还有ANSYS结果文件的标题），但是，LS-DYNA程序将不会开始求解。执行 EDWRITE 命令后，在显动态分析中，可以使用包含附加功能的下列任一种方法进行求解。

5.6.1 方法A

1. 退出ANSYS/LS-DYNA程序

2. 编辑LS-DYNA文件 Jobname.k 中在ANSYS/LS-DYNA程序不能直接得到的部分。

3. 在两个结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS 存在的目录下执行LS-DYNA ， LS-DYNA程序运行得到的结果将加入到这两个文件中。

4.当LS-DYNA程序运行完以后，进入ANSYS/LS-DYNA程序，用后处理器（POST1和POST26）观看结果。

5.6.2 方法B

1.使用另一个窗口，进入到ANSYS/LS-DYNA程序运行的目录下，在原窗口下并不退出ANSYS程序。

2.编辑输入文件 Jobname.k 中从ANSYS/LS-DYNA程序不能直接得到的部分。

3.在相同的目录下另外运行LS-DYNA程序（该目录下有结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS ）。求解结果将加入到这些结果文件中(记住，并没有退出ANSYS/LS-DYNA的原始窗口。)

4.当LS-DYNA程序运行结束后，回到原来的窗口里，用ANSYS/LS-DYNA的后处理观看结果。

对于方法A和方法B，可以通过运行lsdynaxx副本来执行LS-DYNA程序。（这里xx是ANSYS版本号）

lsdynaxx i=jobname.k p=product name

例如，如果在ANSYS版本6.0里ANSYS/Mechanical配有LS-DYNA,并且输入文件是“crashtest.k”,就可以敲入：

lsdyna60 i=crashtest.k p=ansysds

根据所运行的分析类型，可能还需要其它的命令行。对于隐显顺序求解（ REXPORT 和 EDDRELAX 命令;请参看第十五章，Implicit-to-Explicit Sequential Solution）,需要参数“m=drelax”.对于重启动分析，（ EDSTART 命令；请参看第十三章，Restarting）这里需要参数“r=d3dumpnn”,nn为用于重启动点的存储文件号（01，02，...99）。对于任何分析，都可以包含命令行参数”memory=n”,这里n是期望开辟的内存空间。

当使用这些方法修改 Jobname.k. 文件时，节点和单元都不能改变。同时也注意到ANSYS/LS-DYNA中的数据库并不因 Jobname.k. 文件的改变而更新。因此，当求解完成后，用PREP7，POST1，POST26处理器进行观看时，看到的是初始模型而并不是修改后的模型。（因此，编辑关键输入文件 Jobname.k 不是ANSYS/LS-DYNA所支持的特性）。不管什么情况下，LS-DYNA后处理器LS-POST能处理完整的计算结果（假设通过 EDWRITE 命令执行LS-DYNA结果文件）。

5.6.3 使用预先存在的FILE.K

在典型的ANSYS/LS-DYNA分析中，当执行 SOLVE 命令时，就会写入结果文件标题（或执行 EDWRITE 命令时）。但是，当仅有一个file.k输入文件存在时，LS-DYNA求解器能够创建RST和HIS结果文件标题。这就要求采用以前存在的file.k，用LS-DYNA求解，然后用ANSYS/LS-DYNA程序进行后处理。

使用这种方法，首先应确定file.k定义的模型不包括ANSYS/LS-DYNA不支持的任何特性。然后编辑.k文件，所以对ANSYS仅有的结果文件*DATABASE-FORMAT命令设置为1，对ANSYS和LS-DYAN都有的文件，它设置为2。接下来，如上所述，运行lsdynaxx副本。

然后可以用POST1和POST26处理结果。如果ANSYS数据不存在的话，在结果文件中不会得到单元特性（材料特性，实常数等。）但是，仍然能用ANSYS后处理器处理结果。如果要求LS-DYNA结果文件，也可以用LS-POST处理结果。