Learning Forum

[JASH RANA]

Hi Forum,

I am trying to run a simulation where I have an aluminum particle impacting an aluminum substrate. I want both as ALE since they experience high distortion in lagrangian as well as premature termination. I am not sure if my current implmentation is correct. When I run the simulation both my particle and substrate dissapear and I get this warning:

*** Warning 40864 (SOL+864)
     Segment based contact stiffness was reduced due to
     an increasing solution time step. The new time step for
     the stiffness calculation is 1.2952E-08

And this error:

 *** Error 40509 (SOL+509)
     negative volume in solid element # 193650 cycle 688

 *** Error 40509 (SOL+509)
     negative volume in solid element # 193650 cycle 688

Any help on implementing ALE into my model would be much appreciated. Thanks in advance. I have attached my model for your reference.

Keyword File

[Ian Do]

Hi Jash,

ELFORM=5 is obsolete. Please use ELFORM=11. And you must provide the extra empty ALE space around the mat that is deforming. This space can be filled with air or mat_vacuum. Before using ALE, it would save time if you can review the ALE class on ANSYS Learning Hub (ALH). There are may examples available there also. What you see is likely the result of locally very strong force combining with large dt that invert the elm. You may need to look at tuning either one or both.

Regards,

Ian Do

[JASH RANA]

Hi Ian, 

Thank you for the reply. I don't believe my institution has a subscribtion to ALH. Do I need to provide empty space for both the substrate and particle? or just the particle? Do you have an example keyword file that contains a similar problem to mine (impactor and target both ALE)?

Regards,

Jash

 

[Ian Do]

Hi Jash,

This may be similar (I can't attach a file so i just put it here.) Anyway, ALE is difficult and you likely need a class. I can't teach it through this communication channel. 

*KEYWORD
*TITLE
saleimpact3b.k = kg-m-s-K  - pls assume fictitious data & put in your own referened data.
$===============================================================================
*COMMENT
Model Summary:
H4 = AMMG1 = impactor
H2 = AMMG2 = top plate
H1 = AMMG3 = bottom plate
$===============================================================================
$ [ ] EXECUTION CONTROLS
$===============================================================================
*CONTROL_TERMINATION
$#  endtim    endcyc     dtmin    endeng    endmas     nosol     
$   2.5E-4         0       0.0       0.0       0.0         0
   10.0E-4         0       0.0       0.0       0.0         0
*CONTROL_TIMESTEP
$#  dtinit    tssfac      isdo    tslimt     dt2ms      lctm     erode     ms1st
       0.0       0.7         0       0.0       0.0         0         0         0
$      0.0       0.2         0       0.0       0.0         0         0         0
$#  dt2msf   dt2mslc     imscl    unused    unused     rmscl     
       0.0         0         0                           0.0
*CONTROL_CONTACT
$#  slsfac    rwpnal    islchk    shlthk    penopt    thkchg     orien    enmass
       0.1       0.0         1         0         1         0         1         0
$#  usrstr    usrfrc     nsbcs    interm     xpene     ssthk      ecdt   tiedprj
         0         0        10         0       4.0         0         1         0
$#   sfric     dfric       edc       vfc        th     th_sf    pen_sf      
       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$#  ignore    frceng   skiprwg    outseg   spotstp   spotdel   spothin       
         0         0         0         0         0         0       0.0
$#    isym    nserod    rwgaps    rwgdth     rwksf      icov    swradf    ithoff
         0         0         1       0.0       1.0         0       0.0         0
$#  shledg    pstiff    ithcnt    tdcnof     ftall    unused    shltrw      
         0         0         0         0         0                 0.0
*CONTROL_CPU
$#  cputim      
       0.0
*CONTROL_ENERGY
$#    hgen      rwen    slnten     rylen     
         2         2         2         2
*CONTROL_OUTPUT
$#   npopt    neecho    nrefup    iaccop     opifs    ipnint    ikedit    iflush
         0         0         0         0       0.0         0       100      9000
$#   iprtf    ierode   tet10s8    msgmax    ipcurv      gmdt   ip1dblt      eocs
         0         0         2        50         0       0.0         0         0
$#   tolev    newleg    frfreq     minfo    solsig    msgflg    cdetol      
         2         0         1         0         0         0      10.0
$# phschng    demden      
         0         0
$===============================================================================
$ [ ] OUTPUT CONTROLS
$===============================================================================
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
$#      dt      lcdt      beam     npltc    psetid      
    1.0E-5         0         0       100         0
$#   ioopt     
         0
$===============================================================================
$ [ ] |PART_ID|SECTION_ID|MAT_ID|EOS_ID|HG_ID|GRAV|ADPOPT|THERM_MID| DEFINITIONS
$===============================================================================
*PART
H1 = AMMG4 = Thick bottom Plate - A36 SS -Johnson Cook - kg-m-s-K 
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
$        1         1         1         1         0         0         0         0
         1         1        12        12         0         0         0         0
*SECTION_ALE2D
$   secid1   aleform       aet    elform
         1        11                  14
*MAT_JOHNSON_COOK
$#     mid        ro         g         e        pr       dtf        vp    rateop
         1    7890.07.80000E102.00000E11      0.26       0.0       0.0       0.0
$#       a         b         n         c         m        tm        tr      epso
2.861000E85.000000E8    0.2282     0.022     0.917    1811.0    293.15       1.0
$#      cp        pc     spall        it        d1        d2        d3        d4
     481.0       0.0       2.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$#      d5      c2/p      erod     efmin     
       0.0       0.0         01.00000E-6
*EOS_GRUNEISEN
$#   eosid         c        s1        s2        s3     gamao         a        e0
         1    4569.0      1.49       0.0       0.0      2.17       0.0       0.0
$#      v0  
       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*PART
H2 = AMMG3 = top Plate - Lexan-Johnson Cook  - kg-m-s-K 
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
$        2         1         2         2         0         0         0         0
         2         1        12        12         0         0         0         0
$        2         1        22         0         0         0         0         0
*MAT_JOHNSON_COOK
$#     mid        ro         g         e        pr       dtf        vp    rateop
         2    1190.07.860000E82.540000E9     0.344       0.0       0.0       0.0
$#       a         b         n         c         m        tm        tr      epso
7.580000E76.890000E7     1.004       0.0      1.85     533.0    293.15       1.0
$#      cp        pc     spall        it        d1        d2        d3        d4
    1250.0       0.0       2.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$#      d5      c2/p      erod     efmin     
       0.0       0.0         01.00000E-6
*EOS_GRUNEISEN
$#   eosid         c        s1        s2        s3     gamao         a        e0
         2    1933.0      1.42       0.0       0.0      0.61       0.0       0.0
$#      v0  
       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*MAT_ELASTIC 
$      MID       RHO         E        PR        DA        DB         K
        22    1190.0    2.54E9     0.344
$-------------------------------------------------------------------------------
*MAT_JOHNSON_COOK
$      MID        RO         G         E        PR       DTF        VP    - Cu
        12    8960.0  0.460E11       0.0      0.34
$        A         B         n         C         m        Tm        Tr      eps0
    90.0E6   292.0E6     0.310    0.0250      1.09    1356.0    293.00       1.0
$       Cp        Pc     Spall        IT        d1        d2        d3        d4
     383.0    -1.2E6       2.0     0.000     0.540      4.89      3.03    0.0140
$       d5
      1.12
*EOS_GRUNEISEN
$    EOSID         C        S1        S2        S3     GAMMA         A        E0
        12    3940.0     1.489       0.0       0.0     2.020      0.47       0.0
$       VO
       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*PART
H4 = AMMG2 = Impactor - JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS - Float glass-Borosilicate
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
$        4         1         4         0         0         0         0         0
         4         1        14        14         0         0         0         0
$        4         1        24         0         0         0         0         0
*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS
$#     mid        ro         g         a         b         c         m         n
         4    2500.03.04000E10      0.93      0.88     0.003      0.35      0.77
$#    epsi         t     sfmax       hel      phel      beta    
       1.01.500000E82.975000E95.950000E92.920000E9       1.0
$#      d1        d2        k1        k2        k3        fs  
     0.053      0.854.54000E10-1.3800E112.90000E11       0.0
*EOS_GRUNEISEN
$#   eosid         c        s1        s2        s3     gamao         a        e0
         4    4710.0       1.0       0.0       0.0       1.0       0.0       0.0
$#      v0  
       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*MAT_ELASTIC 
$      MID       RHO         E        PR        DA        DB         K
        24    7840.0  210.0e+9       0.3
$---5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0
*MAT_JOHNSON_COOK
$      MID       RHO         G         E        PR       DTF        VP      - SS
        14    7840.0   80.0E+9  210.0e+9       0.3       0.0       0.0 
$        A         B         n         C         m        Tm        Tr      EPSO
  792.19e6  509.51e6      0.26     0.014      1.03   1793.15    298.15         1
$       Cp        PC     spall        IT        D1        D2        D3        D4
       477    -1.0e8       0.0       0.0   -8.0e-1    2.1e00   -5.0e-1    2.0e-3
$       D5
    6.1e-1
*EOS_GRUNEISEN
        14   4.570E3      1.49       0.0       0.0     1.930       0.0       0.0
$       VO
       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*PART
H5 = AMMG1 = air (Kg-m-s-K)  @ T = 25 C
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
$        5         1         5         5         0         0         0         0
         5         1         6         0         0         0         0         0
*MAT_NULL
$      MID        RO        PC        MU     TEROD     CEROD    YMBEAM    PRBEAM
         5    1.1845      -1.0 1.8444E-5       0.0       0.0       0.0       0.0
*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL
$    EOSID        C0        C1        C2        C3        C4        C5        C6
         5       0.0         0         0         0       0.4       0.4         0
$       E0        V0
2.533125E5       1.0
$---5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0----5----0
*COMMENT
PART
H6 = AMMG5 = vacuum
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
         6         1         6         0         0         0         0         0
*MAT_VACUUM
$      MID        RO        PC        MU     TEROD     CEROD    YMBEAM    PRBEAM
         6   1.0E-06
$===============================================================================
$                                    SALE
$===============================================================================
*ALE_STRUCTURED_MESH
$#   mshid      dpid      nbid      ebid                                  tdeath
        11        11     20001     20001
$#   cpidx     cpidy     cpidz      nid0     lcsid
       101       102
$-------------------------------------------------------------------------------
*ALE_STRUCTURED_MESH_CONTROL_POINTS
$#    cpid                           sfo                offo
       101                           1.0                 0.0
$#                 n                   x               ratio
                   1                 0.0
                 201                 0.4
$                401                 0.4
*ALE_STRUCTURED_MESH_CONTROL_POINTS
$#    cpid                           sfo                offo
       102                           1.0                 0.0
$#                 n                   x               ratio
                   1                 0.0
                 186               0.370
$                371               0.370
$===============================================================================
*CONTROL_ALE
$#     dct      nadv      meth      afac      bfac      cfac      dfac      efac
        -1         1         2      -1.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$#   start       end     aafac     vfact      prit       ebc      pref   nsidebc
$      0.0       0.0       0.0       0.0         0         0  101325.0         0
       0.0       0.0       0.0       0.0         0         0       0.0         0
$#    ncpl      nbkt    imascl    checkr    beamin   mmgpref    pdifmx   dtmufac
         1        50         0       0.0       0.0         0       0.0       0.0
$# optimpp    ialedr    bndflx    minmas      
         0         0         01.00000E-5
$-------------------------------------------------------------------------------
*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP
$#     sid    idtype    gpname      
         5         1 1airvac
         4         1 2impactor
         2         1 3topplate
         1         1 4botplate
$        6         1 5vac
$-------------------------------------------------------------------------------
*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING
$#   mshid    unused    ammgto    unused   nsample    unused    unused       vid
        11                   1                   4                             0
$#    geom    in/out        e1        e2        e3        e4        e5  
ALL                0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING
$    MSHID   notused    AMMGTO   notused   NSAMPLE   notused   notused       VID
        11                   2                   4                            51
$       11                   2                   4
$     geom    in/out E1=CTRNID     E2=rx     E3=ry     R4=rz  E5=lcsid
 ELLIPSOID         0        11      0.05      0.05      0.00         0
*DEFINE_VECTOR
$      vid   xt=velx   yt=vely   zt=velz
        51       0.0     -50.0       0.0
*NODE
$    NID               X               Y               Z      TC      RC   
      11             0.0            0.31             0.0
$-------------------------------------------------------------------------------
$ center: Xc=0.0, Yc=0.31, Zc=0.0 , R=0.05
$===============================================================================
*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING
$    MSHID   notused    AMMGTO   notused   NSAMPLE   notused   notused       VID
        11                   3                   4
$     GEOM    IN/OUT  E1=BOXID        E2        E3        E4        E5 
    BOXCOR         0         2
*DEFINE_BOX
$    BOXID       XMN       XMX       YMN       YMX       ZMN       ZMX
         2       0.0       0.4       0.2     0.256       0.0      0.01
$-------------------------------------------------------------------------------
$ SALE mesh box: (0.0,0.2,0.0)-(0.4,0.256,0.0),    dx=0.002
$===============================================================================
*ALE_STRUCTURED_MESH_VOLUME_FILLING
$    MSHID   notused    AMMGTO   notused   NSAMPLE   notused   notused       VID
        11                   4                   4
$     GEOM    IN/OUT  E1=BOXID        E2        E3        E4        E5 
    BOXCOR         0         3
*DEFINE_BOX
$    BOXID       XMN       XMX       YMN       YMX       ZMN       ZMX
         3       0.0       0.4       0.0       0.2       0.0      0.01
$-------------------------------------------------------------------------------
$ SALE mesh box: (0.0,0.0,0.0)-(0.4,0.2,0.0),    dx=0.002
$-------------------------------------------------------------------------------
*SET_MULTI
       201
         1
*SET_MULTI
       202
         2
$-------------------------------------------------------------------------------
*DEFINE_CURVE
$#    lcid      sidr       sfa       sfo      offa      offo    dattyp     lcint
         2         0       1.0       1.0
$#                a1                  o1
              0.0000                 0.0
              0.1000                1.e7
$===============================================================================
$ [ ] BC's + IC's + BODY LOADS + FORCE FIELDS
$===============================================================================
*BOUNDARY_SPC_SET
$ nodeset1       cid      dofx      dofy      dofz     dofrx     dofry     dofrz
         1         0         1         1         1
         2         0         1         1         1
$-------------------------------------------------------------------------------
*SET_NODE_GENERAL
$      SID
         1
$   OPTION     MSHID       XMN       XMX       YMN       YMX       ZMN       ZMX
   SALEFAC        11                             1
$-------------------------------------------------------------------------------
*SET_NODE_GENERAL
$      SID
         2
$   OPTION     MSHID       XMN       XMX       YMN       YMX       ZMN       ZMX
   SALEFAC        11                   1
$===============================================================================
*END
$===============================================================================