本文翻譯自官方文檔，原文鏈接：

https://www.dynasupport.com/howtos/general

一、內(nèi)能（Internal Energy）

? ? ? ?在LS-DYNA中，內(nèi)能由每一個單元的應力和應變的六個張量分量計算而來：

? ? ? ?(IE)new? =? (IE)old +? sum over all six directions of (stress * incremental strain * volume)

? ? ? ?所有單元的內(nèi)能總和即為整個系統(tǒng)的內(nèi)能。

? ? ? ?此外，如果*CONTROL_ENERGY中的RYLEN=1，那么在內(nèi)能計算中還會考慮由于剛度阻尼（*DAMPING_PART_STIFFNESS）所產(chǎn)生的內(nèi)能耗散。

? ? ? ?若在殼單元中出現(xiàn)負的內(nèi)能，可以通過以下幾個方面進行調(diào)整：

? ? ? ?1.在*CONTROL_SHELL中通過ISTUPD禁止殼單元厚度變??；

? ? ? ?2.調(diào)用 TYPE =-2 （ *CONTROL_BULK_VISCOSITY），使程序考慮殼單元的體積粘性。

? ? ? ?3.對于出現(xiàn)了負內(nèi)能的部件，對其使用關鍵字*DAMPING_PART_STIFFNESS，最開始嘗試的時候可以先試用一個較小得值，例如0.01。若RYLEN=2，那么由于剛度阻尼而產(chǎn)生的內(nèi)能會計算到整體內(nèi)能中去。（此句與上文矛盾，存疑）

二、總能量（Total energy）

? ? ? ?LS-DYNA可以輸出GLSTAT文件（*DATABASE_GLSTAT），其中記錄了系統(tǒng)的能量變化情況。在其中，總能量是以下幾種能量的總和：

? ? ? ?內(nèi)能 internal energy

? ? ? ?動能 kinetic energy

? ? ? ?接觸面滑移能 contact (sliding) energy

? ? ? ?沙漏能 hourglass energy

? ? ? ?系統(tǒng)阻尼能 system damping energy

? ? ? ?剛性墻能rigidwall energy

? ? ? ?GLSTAT文件中的彈簧能和阻尼能是離散單元，安全帶單元內(nèi)能和鉸接剛度相關能量的總和；內(nèi)能則包括其他所有單元中的內(nèi)能，彈簧能和阻尼能。所以，彈簧能和阻尼能（Spring and damper energy?）是內(nèi)能（Internal energy）的一個子集。

? ? ? ?鉸接內(nèi)能（joint internal energy?）由SMP 5453a 輸出到GLSTAT文件中，與*CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS無關，與*CONSTRAINED_JOINT_REVOLUTE中的罰函數(shù)剛度有關。在SMP 5453a版本之前，程序不會計算這一能量。

? ? ? ?與?*CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS有關的能量輸出到了JNTFORC文件中，并被包含在了GLSTAT文件的彈簧能和阻尼能（spring and damper energy）以及內(nèi)能（internal energy）中。如前文所述，無論彈簧能和阻尼能是來自于鉸接剛度還是來自于離散元，他們都包含在了內(nèi)能中。

? ? ? ?利用關鍵字*DATABASE_MATSUM可以將每一個部件的能量單獨寫入MATSUM文件中。

? ? ? ?當關鍵字*CONTROL_ENERGY中的HGEN選項設為2時，程序會計算并輸出沙漏能（Hourglass energy）。同樣的，當其中的RWEN和RYLEN選項分別設置為2時，程序會計算并輸出剛性墻能（?rigidwall energy）和系統(tǒng)阻尼能（system damping energy）。

? ? ? ?剛度阻尼能已經(jīng)包含在了內(nèi)能之中；而質量阻尼能（Mass damping energy?）則是系統(tǒng)阻尼能中的單獨一行。

? ? ? ?在970.4748版本之前，殼單元的體積粘性導致的能量耗散并未被程序計算，隨后官方會選擇將這種能量計算在能量平衡之中。

? ? ? ?當total energy = initial total energy + external work時，或者說，能量比值為1（total energy / (initial energy + external work)）時可以認為系統(tǒng)有完美的能量平衡。

?? ? ? ?被侵蝕單元的相關能量不會被包含在History > Global energies選項，但是會輸出到GLSTAT文件中，用戶還可以通過ASCII >?GLSTAT中的Eroded Kinetic Energy?和?Eroded Internal Energy選項來繪制其曲線。

? ? ? ?侵蝕能是與被刪除單元（內(nèi)能）和被刪除節(jié)點（動能）有關的能量。一般情況下，在沒有考慮侵蝕能時，沒有單元刪除所對應的的能量比值為1；有單元刪除時則比值小于1。（注：因此在考慮了侵蝕能之后，單元刪除時能量比值才會等于1。）而被刪除的單元與能量比值為多少是無關的，因此只能是其他因素導致了此比值的增加，例如考慮了被刪除節(jié)點的質量。（此段存疑）

? ? ? ?當關鍵字*CONTROL_CONTACT中的選項?ENMASS設為2時，被刪除單元上的節(jié)點不會被刪除，那么此時侵蝕動能eroded kinetic energy就是0。

? ? ? ?History > Global中的總能量只是動能和內(nèi)能的簡單相加，并不體現(xiàn)接觸能和沙漏能的作用。

若殼單元出現(xiàn)負的內(nèi)能：

? ? ? ?見上文

若接觸能（?contact energy）為正：

? ? ? ?如果接觸模型中考慮到了摩擦的作用，那么此時接觸能的確應該是正值。如果接觸模型中沒有考慮摩擦作用，那么接觸能應該為一個較小的值（具體位置從面?zhèn)群椭髅鎮(zhèn)饶芰恐停?，“較小”意味著接觸能為內(nèi)能峰值的10%以內(nèi)。

?若接觸能為負：

? ? ? ?突然增長的負值接觸能可能來源于未檢測到的初始穿透，解決辦法通常是仔細檢查幾何模型，并考慮適當使用殼單元厚度偏置。更多有關接觸能的信息參見LS-DYNA理論手冊?23.8.3節(jié)和 23.8.4節(jié)。

? ? ? ?當兩個部件相對滑動時，可能會出現(xiàn)負的接觸能，這和摩擦作用無關，而僅僅是由法向接觸力和法向穿透而導致的。當一個處于穿透狀態(tài)的節(jié)點從其對應的主面段移動到鄰近的不相連主面段時，程序就會檢測到突然的穿透行為，從而導致負的接觸能。

? ? ? ?假如GLSTAT文件中的內(nèi)能和負接觸能以x軸相對稱，這說明問題可能不嚴重。只是很局部的問題，對數(shù)值模型有效性的影響不會太大。用戶可以通過查看部件的內(nèi)能云圖來尋找問題所在，一般出現(xiàn)畸高內(nèi)能之處就是出問題的地方。

? ? ? ?如果模型中定義了多個接觸，那么*DATABASE_SLEOUT可以單獨輸出每一個接觸處的能量變化，這樣就可以定位出現(xiàn)問題的接觸所在。

消除負接觸能的一些方法：

? ? ? ?可以在message文件中查看相關警告信息，以消除初始接觸；

? ? ? ?刪除冗余接觸設置，同一個接觸對之間只能定義一個接觸；

? ? ? ?減小時間步長系數(shù)；

? ? ? ?在接觸控制選項中設置SOFT=1 和 IGNORE=1，并將其他參數(shù)設為默認值；

? ? ? ?當接觸為segment-to-segment contact 時，對于具有尖銳邊的面，設置SOFT=2。此外在970版本中，當接觸對之間有相對滑動時，還可以設置SBOPT=4。對于邊到邊且SOFT=2的接觸，設置DEPTH = 5。注意，SOFT=2這一選項（尤其額外設置了SBOPT和DEPTH時）會提高計算成本，所以謹慎使用。

? ? ? ?不同模型的具體情況決定了可能還需要一些其他額外的設置。