 1、Lsdyna子結(jié)構(gòu)超單元技術(shù)1.1 Lsdyna子結(jié)構(gòu)超單元技術(shù)背景 Lsdyna子結(jié)構(gòu)超單元主要通過*INTERFACE_COMPONENT關(guān)鍵字定義子結(jié)構(gòu)分析的驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)傳遞，即將子結(jié)構(gòu)與殘余結(jié)構(gòu)交界的節(jié)點(diǎn)定義為子結(jié)構(gòu)分析的界面數(shù)據(jù)傳遞節(jié)點(diǎn)；再通過*INTERFACE_COMPONENT_FILE將驅(qū)動(dòng)界面節(jié)點(diǎn)的時(shí)間歷程結(jié)果傳遞到指定的如d3iff文件；最后通過在子結(jié)構(gòu)分析中使用*INTERFACE_LINKING_FILE關(guān)鍵字調(diào)用驅(qū)動(dòng)界面節(jié)點(diǎn)結(jié)果d3iff。 Lsdyna子結(jié)構(gòu)技術(shù)整體思路是通過對剛度及質(zhì)量等矩陣的縮聚，模型自由度的分解和轉(zhuǎn)換，將通過界面自由度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)殘余結(jié)構(gòu)的完整狀態(tài)下的分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了模型的降階，進(jìn)而縮短了計(jì)算時(shí)間，快速得到殘余結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果。 1.2 Lsdyna子結(jié)構(gòu)超單元技術(shù)創(chuàng)建方法 在Lsdyna中與子結(jié)構(gòu)創(chuàng)建相關(guān)的主要關(guān)鍵字包括兩大類，第一類是創(chuàng)建界面并生成界面?zhèn)鬏斘募╠3iff），為帶COMPONENT關(guān)鍵字，如FILE、NODE及SEGMENT等；第二類是調(diào)用界面?zhèn)鬏斘募﨨ODE、EDGE及SEGMENT等，并用于子結(jié)構(gòu)的計(jì)算，Lsdyna子結(jié)構(gòu)方法的關(guān)鍵字見表1。 表1 子結(jié)構(gòu)調(diào)用關(guān)鍵字列表
第一類關(guān)鍵字如下： （1）*INTERFACE_COMPONENT_FILE 該關(guān)鍵字主要用于輸出指定界面的數(shù)據(jù)文件，主要參數(shù)包括以下： 1）ID為驅(qū)動(dòng)界面編號，在子結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)調(diào)用。 2）FNAME為界面數(shù)據(jù)輸出文件的文件名，默認(rèn)為d3iff。 3）FORMAT為使用的數(shù)據(jù)格式。文件格式為1，表示舊數(shù)據(jù)格式；文件格式為2，表示新數(shù)據(jù)格式（默認(rèn)）。
圖1 子結(jié)構(gòu)FILE關(guān)鍵字 如果通過命令Z 提交計(jì)算，則該關(guān)鍵字將被忽略，同時(shí)默認(rèn)使用新的LSDA文件格式。 （2） 該關(guān)鍵字的目的是創(chuàng)建子結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)界面集，該關(guān)鍵字與通過命令Z=L提交或通過*INTERFACE_COMPONENT_FILE命令提交一起配合使用，其關(guān)鍵字如圖2所示。驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)的輸出間隔由*CONTROL_OUTPUT中的OPIFS控制，如果未指定OPIFS，則輸出間隔默認(rèn)為*DATABASE_BINARY_D3PLOT中DT值的1/10，建議根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。
圖2 子模型界面數(shù)據(jù)創(chuàng)建NodeSet關(guān)鍵字 第二類關(guān)鍵字如下： （1）*INTERFACE_LINKING_DISCRETE_NODE_OPTION OPTION可以是NODE或者SET，其通過NODE或NODE SET集調(diào)用驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)，用于子結(jié)構(gòu)分析，適用所有單元類型，其主要參數(shù)如圖3所示。
圖3 子模型界面數(shù)據(jù)調(diào)用Discrete關(guān)鍵字 1）Config為指選擇需要驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)的方式。 2）NID為指選擇需要驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)或者節(jié)點(diǎn)集。 3）IFID為指子結(jié)構(gòu)調(diào)用的驅(qū)動(dòng)界面編號。 （2）*INTERFACE_LINKING_FILE 該關(guān)鍵字主要是調(diào)用驅(qū)動(dòng)界面數(shù)據(jù)，若采用命令L提交，該關(guān)鍵字將被忽略，如圖4所示。
圖4 子結(jié)構(gòu)界面數(shù)據(jù)d3iff調(diào)用關(guān)鍵字 2、案例應(yīng)用2.1 柱碰模型建立 某動(dòng)力電池開發(fā)過程中需要進(jìn)行整車柱碰分析，根據(jù)柱碰過程中力的傳遞路徑建立等效的電池包級整車柱碰模型，同時(shí)與完整的整車柱碰結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定和對比，檢驗(yàn)等效模型的準(zhǔn)確性及合理性。對于電池包的柱碰考察，一般是關(guān)注模組是否受到擠壓及擠壓力情況、各個(gè)關(guān)鍵零部件的受力情況等，此時(shí)根據(jù)需要建立相應(yīng)的力傳感器。  圖6 某整車模型 2.2子結(jié)構(gòu)界面數(shù)據(jù)輸出設(shè)置 根據(jù)前述的子結(jié)構(gòu)定義方法，設(shè)置子結(jié)構(gòu)界面以及設(shè)置輸出，如圖7所示。通過計(jì)算可以得到界面結(jié)構(gòu)文件d3iff，后續(xù)的子結(jié)構(gòu)模型通過調(diào)用該文件進(jìn)行分析及優(yōu)化分析。
圖7子結(jié)構(gòu)界面設(shè)置 2.3 柱碰基礎(chǔ)分析 在相同計(jì)算資源下，基于子結(jié)構(gòu)技術(shù)子結(jié)構(gòu)模型分析結(jié)果與完整模型幾乎一致，如圖8所示。其對比結(jié)果見表2，柱碰過程中的柱子最大接觸力（16ms）差異為2.17%，模組擠壓力差異為2.00%，邊梁最大應(yīng)力和位移差異分別為0.04%和0.17%，計(jì)算時(shí)間縮短80.47%，效果非常明顯，如圖8所示。將創(chuàng)建完成的柱碰模型進(jìn)行分析，得到模組與下殼體邊梁內(nèi)壁的擠壓力為73.573kN，擠壓力不滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)要求在柱碰過程中電芯不能受到擠壓。為進(jìn)一 步驗(yàn)證等效柱碰模型的準(zhǔn)確性，進(jìn)行帶完整整車的柱碰分析，分析結(jié)果顯示擠壓力最大為72.6kN，即該等效柱碰模型滿足要求，可用于進(jìn)一步的柱碰優(yōu)化。 表2 完整與子結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對比（16ms）
(a)完整模型與子結(jié)構(gòu)模型柱碰力對比
(a)完整模型與子結(jié)構(gòu)模型模組力對比 圖7 完整模型與子結(jié)構(gòu)模型結(jié)果對比
(a)完整模型邊梁位移99.182mm (b)子結(jié)構(gòu)模型邊梁位移99.012mm
(a)完整模型邊梁應(yīng)力364.215MPa (b)子結(jié)構(gòu)模型邊梁應(yīng)力364.357MPa 注：需要更多完整超單元或GISSMO應(yīng)用技巧和方法請點(diǎn)擊閱讀原文  |
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