隐式算法与显式算法对比
注意:临界时间步尺寸由LS-DYNA自动计算。•ANSYS/LS-DYNA在计算所需时间步时检查所有单元.为达到稳定采用一。–无须对刚度矩阵求逆,所有非线性(包括接触)都包含在内力矢量中。•由于时间步小,显式分析对瞬态 问题有效。–要求对非线性刚度矩阵[K]求逆。•当时间步小于临界时间步时稳定。–保持稳定状态需要小的时间步。•对于线性问题,时间步可以。•对于非线性问题,时间步由。
隐式时间积分:
• 时间t+Dt 时计算平均加速度-位移:
线性问题:
– 当[K] 是线性时无条件稳定
– 可以采用大的时间步
非线性问题:
– 通过一系列线性逼近(Newton-Raphson)来获得解
– 要求对非线性刚度矩阵[K]求逆
– 收敛需要小的时间步
– 对于高度非线性问题无法保证收敛
显式时间积分
• 用中心差分法在时间 t 求加速度:
其中:
显式时间积分(续):
• 新的几何构形由初始构形{xo}加上位移增量 获得
{xt +Dt }={xo }+{ut +Dt }
• 非线性问题:
– 集中质量矩阵需要简单求逆
– 方程非耦合,可以直接求解 (显式)
– 无须对刚度矩阵求逆,所有非线性(包括接触)都包含在内力矢量中
– 内力计算是主要的计算部分
– 无须收敛检查
– 保持稳定状态需要小的时间步
隐式时间积分
• 对于线性问题,时间步可以
任意大(稳定)。
• 对于非线性问题,时间步由
于收敛困难变小
显式时间积分
• 当时间步小于临界时间步时稳定
• 其中wmax =最大自然角频率
• 由于时间步小,显式分析对瞬态 问题有效
• 杆件的临界时间步长
– 自然频率:
– Courant-Friedrichs-Levy-准则
– Δt 为波传播杆长l需要的时间
注意: 临界时间步尺寸由LS-DYNA自动计算。它依赖于单元长度和材料特性(音速)它很少需要用户重新定义(后面将讨论)。
• ANSYS/LS-DYNA在计算所需时间步时检查所有单元. 为达到稳定采用一
个比例系数(缺省为0.9)来减小时间步:
• 特征长度 l和波速c取决于单元类型:
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