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1、第 1 章 ANSYSLS-DYNA 基石出学问有限元 2023-05-12 20:06:17 阅读 62 评论 0 订阅近年来，非线性构造动力仿真分析方面的争论工作和工程应用取得了很大的进展。20 世纪 90 年月中后期，著名的通用显式动力分析程序 LS-DYNA 被引入中国，在相关的工程领域中快速得到广泛的应用， 已成为国内科研人员开展数值试验的有力上具。LS-DYNA 的显式算法特别适合于分析各种非线性构造冲击动力学问题，如爆炸，构造碰撞、金属加工成形等高度非线性的问题，同时还可以求解传热、流体以及流固耦合问题。LSTC 公司和 ANSYS 公司合作推出的 ANSYSLS-DYNA 软件
2、，结合了 LS-DYNA 强大的显式动力分析方法与 ANSYS 的前后处理功能。对于曾经接触过 ANSYS 构造分析的读者而言，谊程序无疑是最抱负的关心动力分析工具。本章的目的在于全面介绍 ANSYSLS-DYNA 的根底学问，包括下面的几个主题：+ LS-DYNA 计算程序的进展过程 LS-DYNA 的分析功能与应用范围+ ANSYSLS-DYNA 的工作环境+ ANSYSLS-DYNA 的一般分析过程+ ANSYSS-DYNA 的程序组织和丈件系统+ LS-DYNA 显式动力分析的根本概念1.1 LSDYNA 计算程序的进展过程1976 年，美国LawrenceLivermore 国家试验
3、室JOHallquist 博士主持开发完成了DYNA 程序系列，主要目的是为武器设计供给分析工具。1986 年局部DYNA 源程序在 Public Domain(北约局域网)公布，从今在争论和教育机构广泛传播，被公认为是显式有限元程序的先导，是目前全部显式求解程序的根底代码。1988 年，JOHallquist 创立 LSTC 公司(LivermoreSoftwarenchnolOWCorporation)，推出 LS-DYNA程序系列，主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D，隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D，前后处理
4、 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序，逐步标准和完善程序的分析功能，间续推出930 版(1993 年)和 936 版(1995 年)，同时增加了汽车安全性分析、金属板的冲压成形以及流固耦合(ALE 算法和 Eluer 算法)，使得LS-DYNA 程序系统的应用范围不断扩大，并建立起完备的软件质量保证体系。1997 年，LSTC 公司将 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D 等程序合成一个软件包，称为 LS-DYNA(940 版)，PC 版的前处理承受 ETA 公司的 FEMB，同时开发了后处理程序L
5、S-POST。此后，LS-DYNA 又经过屡次改进和扩大。1999 年 8 月，LS-DYNA 公布 950 版本，增加了LS-NIKE2D、LS-NIKE3D 隐式分析模块，确定了软件的进展策略，即通过个求解核心解决Implicit 与 Explicit 问题。此外还在以前版本的根底上增加了一些的材料模型和计算功能，如边界元法和 SPH 法。LS-DYNA960 版于 2023 年 5 月公布，它在 950 版的根底上增加了不行压缩流体求解模块，并增加了一些的材料模型和的接触算法。时隔不到两年，LS-DYNA970 版于 2023 年 3 月面世，是目前LS-DYNA 的最版本。970 版除
6、了秉承以往版本强大的运算力气之外，更加精益求精地在不同计算领域及方法上做了进一步的整合。在 LS-DYNA 进展历程中，与 ANSYS 的合作是具有重要意义的大事之一。1996 年，LSTC 公司和ANSYS 公司开头进展技术和市场方面的合作，共同推出了ANSYSLS-DYNA 的第一个版本 55，日前最版本的 ANSYSLS-DYNA 已支持 LS-DYNA970 的大局部功能。ANSYSLS-DYNA 的推出，使得生疏ANSYS 操作的用户可以充分地利用 ANSYS 的仿真分析环境来实现 LS-DYNA 显式分析的建模以及计算结果的后处理。假设已经生疏ANSYS，那么在这个根底上将很简洁亡
7、手使用 ANSYSLS-DYNA 来处理各种动态问题。1.2 LS-DYNA 程序的分析功能与应用范围1.2.1 LS-DYNA 动力分析功能综述LS-DYNA 是功能齐全的非线性显式分析程序包，可以求解各种几何非线性、材料非线性和接触非线性问题。其显式算法特别适合于分析各种非线性构造冲击动力学问题，如爆炸、构造碰撞、金属加工成形等高度非线性的问题，同时还可以求解传热、流体以及流固耦合问题。其算法特点是以 Lagrange 为主， 兼有 ALE 和 Euler 算法：以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以构造分析为主，兼有熟分析、流固耦合功能：以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能(如预应力构造
8、动力分析前的预应力计算以及金属板材冲压成形后的回弹分析)，是军用和民用相结合的通用构造分析非线性有限元程序。LS-DYNA 具有丰富的单元库，具有二维、三维实体单元，薄、厚壳单元，梁单元以及ALE、Eulirian、Lagrangian 单元等，各类单元又有多种算法可供选择，具有大位移、大应变和大转动性能，单元积分承受沙漏粘性阻尼以抑制零能模式，计算速度快，可满足各种实体构造、薄壁构造和流固耦合问题的有限元网格剖分的需要。关于 LS-DYNA 单元的具体类型以及算法选项将在后面专列一章进展介绍。在材料模型方面，LS-DYNA 目前拥有近 150 余种金属和非金属材料模型，涵盖了弹性、弹塑性、超
9、弹、泡沫、玻璃、地质、土壤、混凝土、流体、复合材料、炸药、刚体等各种材料模型以及多种气体状态方程，可以考虑材料的失效、损伤、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等材料性质。此外，程序还支持用户自定义材料功能。LS-DYNA 的全自动接触分析功能格外易于使用，有 50 多种可供选择的接触分析方式，可以求解各种柔性体与柔性体、柔性体与刚性体、刚性体与刚性体之间的接触问题，并可分析接触外表的静动力摩擦、固连失效以及流体与固体的界面等。此外，LS-DYNA 程序承受材料失效和侵蚀接触(ErodingContact)算法， 可以成功地分析高速弹丸对靶板的穿甲过程。关于第 2 章 建立显式动力分析的模型有
10、限元 2023-05-12 20:08:08 阅读 49 评论 0 订阅建模是整个分析过程中最重要的环节，大约要花费全局部析时间的一半左右。打好建模的根底对今后进展正确、高效率的动力分析而言，可以说已经成功了一半。因此，请读者朋友认真领悟本章的每一个操作细节的介绍，必将事半功倍。在第 1 章中已经提及，建模之前应首先依据问题的特点对分析过程进展总体规划，制定分析方案，然后依据预定方案建模和分析。本章将结合一个演示性的例子， 系统地介绍 ANSYSLS-DYNA 的典型建模过程。本章包括如下几个主题：+ 显式动力分析建模概述+ 常用的根本概念+ 开头一个的分析+ ANSYS 建模常用操作与伞令群
11、组+ 按自底向上的挨次建立几何模型+ 实体建模与各种实体操作+ 建立有限元模型+ 定义接触信息个 一个演示性的例子建立分析模型2.1 显式动力分析建模概述本章重点介绍在 ANSYSLS-DYNA 环境中，利用ANSYS 的前处理器 PREP7 进展 LS-DYNA 显式分析建模的过程和方法。2.1.1 建模的一般流程利用 ANSYS 的前处理器创立 LS-DYNA 的分析模型时，可以承受直接法或间接法。直接法即通过逐个定义节点和单元的方式建立有限元模型，仅适用于单元数日较少的简洁构造。间接法是首先建立由各种几何图形元素组成的实体模型，再对其进展网格划分以形成有限单元模型，间接法适用于各种大型构
12、造或几何外形简洁的构造。由于直接法构建简洁的有限元模型费时费力，因此本章将主要争论实体建模的方法，其创立模型的过程包括如下的一些根本环节。 规划分析方案依据工程问题的特点，确定分析的目标、分析的规模、精度和总体方案。 分析环境设置进入 ANSYSLS-DYNA 仿真环境之后，为的分析指定工作名称、图形显示标题和单位制：依据分析的总体规划，定义分析中将用到的显式分析单元类型和材料模型。 建立几何模型建立几何模型就是建立一个与实际构造外形大致一样(一样程度视训算精度要求，依据构造简化原则而定)的几何图形元素的组合体。全部问题的几何模型都是由关键点、线、面、体等各种图形元素(简称图元)所构成的，图元
13、层次由高到低依次为体、面积、线及关键点。可以通过自底向上(Bottom-up Method)或者自顶向下(Top-down Method)两种途径来建立几何模型： 白底向上的建模方式：首先定义关键点，再由这些点连成线，由线组成面，由面围合形成体积，即由低级图元向高级图元的建模挨次。自顶向下的建模方式：直接建立较高层次的图元对象，其对应的较低层的图元对象随之自动产生。这种方式建模将用到布尔运算，即各种类型对象的相互加、减、组合等操作。 划分网格对建立的几何实体模型进展有限单元划分一般包括如下一些步骤：(1)定义要划分的单元属性(单元类型、实常数、材料属性)。(2)设定网格尺寸把握。(3)执行网格
14、的划分，形成分析的有限单元模型。 定义接触信息选择能够表达实际物理模型的接触类型，定义相关的接触信息和接触参数。 施加边界条件及载荷施加各种边界条件和显式分析的载荷，为后面的求解做好预备，具体操作方法在下一章讲解。2.1.2 建模的根本原则建立分析模型是 ANSYSLS-DYNA 显式动力分析的重要环节，也是整个分析中花费时间最多的一项工作，为了能够经济、高效、正确地建立分析模型，在模型创立过程中一般应遵循下面的几条根本准则：+ 建立的分析模型必需能够客观地反映真实构造系统的主要特征，否则将无法保证数值仿真的可信度。在开头建模前，应对整个问题的分析过程进展必要的规划。+ 在模型中变形结果不重要
15、的任何局部使用刚体，刚体可以节约大量的CPU 时间，但不要用很高的不切实际的值来定义刚性体的弹性模量。+ 对材料或单元的性能要使用能符合实际的值，对于壳单元不要使用不切实际的厚度值。对于材料特性、长度和时间等应使用白协调单位系统。+ 尽可能不用三角形四周体棱柱形的退化实体单元，这些外形在弯曲时常常很僵硬，为了得到满意的分析结果，应尽量使用立方体的砖块单元。+ 无论何时都要尽可能地避开小单元，由于它们将极大地降低时间步长。假设需要小单元，可使用质量缩放来增加极限时间步长。关于质量缩放技术，请参阅第 10 章，特第 3 章 载荷、约束与边界条件有限元 2023-05-12 20:09:30 阅读
16、202 评论 1 订阅在有限单元模型上定义载荷、施加约束和初始条件、边界条件，是建模的又一重要环节。这些操作中，要特别留意计算模型与构造实际状况的全都性，即必需引入正确的符合实际的有限元动力分析定解条件。本章将在上一章的根底上，介绍如何在 ANSYSLS-DYNA 中施加显式动力分析的载荷条件、边界条件以及约束的相关根本概念和操作方法。作为操作例如，本章最终一节连续上一章“一个演示性的例子”， 在建模的根底上进展加载。本章包括下面的几个主题：+ 显式分析荷载概述+ 施加显式分析的荷载+ 施加初始条件+ 施加边界条件+ 施加约束条件+ 一个演示性的例子(续)加载31 显式分析荷载概述动力问题荷载
17、的最大特点之一就是随时间变化，构造在这些荷载作用下的加速度响应不能无视。LS-DYNA 程序可以成功地将各类动力荷载施加到构造模型的特定受载局部(节点组元、刚体部件或单元外表上)，可供选择的荷载种类包括： 施加于节点组元的荷载类型集中力(FX，FY，FZ)集中力矩(MX，MY，MZ) 位移(UX，UY，UZ)转角(ROTX，ROTY，ROTZ)速度(VX，VY，VZ)节点加速度(AX，AY，AZ)体加速度(ACLX，ACLY，ACLZ) 角速度(OMGX，OMGY，OMGZ) 温度(TEMP) 施加于刚性体部件的荷载类型力(RBFX，RBFY，RBFZ)力矩(RBMX，RBMY，RBMZ) 转
18、角(RBRX，RBRY，RBRZ)速度(RBVX，RBVY，KBVZ)角速度(RBOX，RBOY，RBOZ) 施加于单元组元的荷载类型压力(PRESS)上述各类荷载具有一个共同的特点，即都是随着时间变化的。为此，在加载前必需定义时间和载荷数组，或者由两者组成载荷时间历程曲线。在 ANSYSLS-DYNA 中，通过 EDCURVE 命令定义包括载荷曲线在内的各类数据曲线，其一般格式如下：EDCURVE，Option，LCID，Parl，Par2Option 可以为 ADD(添加)、DELE(删除)、LIST(列表)、PLOT(绘制)等选项； LCID 为操作对应的数据曲线编号；Parl、Par2
19、 为预先定义并赋值的自变量数组和因变量数组，如时间数组及载荷值数组。这里要指出的一点是，假设 ParI 和 Par2 的长度不同，都将取较短的一个长度。Parl、Par2 通过*DIM 以及*SET 命令定义，前者用于定义数组名称并指定数组的维数，后者用于数组元素的赋值，其一般格式为：*DIM，Par,Type，IMAX，JMAX，KMAX，Varl，Var2，Var3 Par 为要定义的数组变量名称：Type 为要定义的数组变量类型，一般选择 ARRAY 选项，用于定义三维以下数组： IMAX、JMAX、KMAX 表示三维数组的各维数；由*DIM 定义的数组或变量可用*SET 命令来赋值，其
20、一般格式为：*SET，Par,VALUEPar 为需要赋值的数组元素或变量名称：VALUE 为赋给数组变量元素的值。实际上，EDCURVE 定义的数据曲线不仅可以表示载荷时间历程，还可以用于表示其他各种函数关系，如应力-应变曲线、载荷及其效应关系曲线(如力-位移关系)，但其根本格式是完全一样的。我们将在后续章节对相关的问题进展介绍。例：定义数组 TIME 和 FORCE 并赋值，并通过这两个数组定义一条载荷时程曲线：*DIM,TIME,ARRAY,6,1，1，*DIM,FORCE,ARRAY,6,1，1，*SET,TIME(1，1，1)，00*SET,TIME(2，1，1)，005*SET,T
21、IME(3,1，1)，010*SET,TIME(4,1，1)，015*SET,TIME(S,l，1)，020*SET,TIME(6,I，”，025*SET,FORCE(1，1，1)，00*SET,FORCE(2，1，1)，901第 4 章显式分析求解有限元 2023-05-12 20:10:50 阅读 73 评论 0 订阅在荷载施加完成之后，即可调用LS-DYNA 计算程序进展求解。本章将系统地介绍LS-DYNA 的求解过程及其把握的相关问题，然后对前面几章建立的模型进展求解。本章包括下面的几个主题：+ 分析的根本参数设定+ 求解过程与监控+ 一个演示性的例子(续)4.1 分析的根本参数设定在
22、建模和加载完成之后，正式开头求解之前，首先要对求解和结果输出过程中的相关参数和选项进展设定。下面将具体介绍这些参数和选项。4.1.1 设定 LS-DYNA 的计算终止时间LS-DYNA 的计算过程终止点的设定有以下三种方式： TIME 命令一般状况下，用 TIME 命令定义显式动力分析的完毕时间，时间步累计到达这一时间计算将会终止，例如：TIME，05表示求解过程于 05 秒完毕。GUI 操作中，选择菜单MainMenuSolutionTimeControlsSolutionTime，在如图 4-1 所示的对话框中输入分析终止时间。 EDCPU 命令算，例如：通过 EDCPU 命令可以限制 C
23、PU 时间，在计算的时间步累积到达限制时间时，程序将终止计设置 CPU 时间为 15 秒：EDCPU，15GUI 操作中，选择菜单项MainMenuSolutionTimeControlsAnalysisOptionsCPULimit，在弹出的如图 4-2 所示对话框中指定CPU 时间。 设置计算终止判据还可以通过设置计算终止判据来定义计算终止时间。终止判据可以是指定的节点或刚性体位移到达某一特定位置，或指定点与其他外表发生接触等，可以通过 EDTERM 命令设置多条判据。其一般格式为：EDTERM，Option，Lab，NUM，STOP，MAXC，MINC Option 域可为 ADD(定义
24、)、DELE(删除)、LIST(列表)。Lab 域可为：NODE(节点)或者 PART(刚性体部件)。NUM 域可为节点号(假设 Lab 域-NODE)或 PARTID(假设 Lab 域=PART)。STOP 域为计算终止标准选项，可以为 1(总体 x 方向)、2(总体 y 方向)、3(总体 z 方向)、4(假设 Lab 域-NODE，则指定点与其他外表发生接触就停顿；如Lab 域=PART，则刚性体位移到达某一特定位置就停顿)。MAXC，MINC 域表示选定节点坐标、选定的刚性体部件位移的最大以及最小值，其默认值分别为10e21。在 GUI 界面中，选择以下菜单项来设置计算终止判据：Main
25、MenuSolutionAnalysisOptionsCriteriatOStop4.1.2 显式分析参数把握选项在开头显式分析之前，需要对分析过程的相关参数进展设定。 内外存空间设置在 GUI 中，选择以下路径设置分析的内外存储空间：MainMenuSolutionAnalysisOptionsRestatOption在弹出的以下对话框中，选择NewAlalysis，然后设置分析所需的内存空间(以字节为单位)，以 及二进制结果文件的大小选项(默认为 7，即 7”256MB-1835008 字节)，如图 4-3 所示。读者也可以通过相应的命令 EDSTART 来设置相关参数，关于EDSTART
26、 命令的一般形式，将在后面一节中进展介绍。 体积粘性参数在 GUI 中，通过以下路径设置总体分析的体积粘性系数，一般取默认值即可，如图 4-4 所示。第 5 章 ANSYS 后处理有限元 2023-05-12 20:12:20 阅读 154 评论 0 订阅本章将介绍在 ANSYSLS-DYNA 的分析环境中，利用 ANSYS 的后处理器 POSTI 和 POST26 进展计算结果的可视化后处理的操作方法，同时结合结果的分析与评价介绍报告生成器的使用方法。最终连续对前面几章演示性例子计算结果的后处理局部进展讲解。本章包括下面的几个主题：+ 显式分析后处理概述+ 通用后处理器 POSTl 的使用+
27、 时间历程后处理器 POST26 的使用+ 报告生成器 ReportGenerator 的使用令 一个演示性的例子(续)后处理5.1 显式分析后处理概述在一个显式求解完成之后，全部计算结果信息都被写入各种输出文件中，但如何分析和评价计算结果的合理性和正确性?这就涉及到对结果数据的后处理以及分析。后处理程序供给各种物理场的数据提取以及等值线、云图显示、动画演示等功能，可直观形象地显示分析的结果，为工程和争论人员分析和推断计算结果供给便利。在 ANSYSLS-DYNA 中，可以利用 ANSYS 的后处理器 POSTl 和 POST26 以及 LSTC 的后处理程序 LS-POST 对计算的结果进展
28、可视化后处理。用POSTl 可以观看整个构造模型在特定时刻的结果或动画结果。用 POST26 可以观看一段时间内指定组元(Component)在多个时间步的结果。LS-POST 则可以观看整个构造在一段时间内的分析结果。一般地，JobnameRST 文件适用于通用后处理器 POSTl，JobnameHIS 文件则适用于时间历程后处理器 POST26。LS-DYNA 格式的结果文件则通过 LS-POST 后处理器进展处理。各种后处理器中能够使用的数据取决于由 EDRST 和 EDHTIME 命令所指定的 JobnameRST 和 JobnameHIS 文件中的输出步数。关于结果的输出把握，详见前
29、一章的求解和输出参数设置局部。结合各种后处理程序直观的图形以及动画显示，用户可以将更多时间与精力投入到有意义的结果分析工作中去。ANSYSLS-DYNA 用户还可以通过 ANSYS 计算报告生成器(ReportGenerator)，将结果分析和后处理过程中获得的信息包括图片、动画、表格等输出信息整理组成 HTML 格式的报告文件。5.2 通用后处理器 POSTl 的使用求解完毕后，通过以下命令进入后处理器 POSTl： FINISH $ POSTl在 GUI 环境中，可直接选择菜单 MainMenuGeneralPostproc 进入 POSTI。这里再次强调，通过命令流(批处理)方式进展操作
30、时，确定要养成好的习惯，即：在前处理器、 求解器、后处理器之间进展切换时，首先通过 FINISH 命令离开当前所处的程序位置回到起始层(BeginLevel)，然后再通过相关命令进入处理器层相应的程序中。通用后处理器 POSTl 可以用米处理 ANSYSLS-DYNA 的计算结果文件 JobnameRST。进入 POSTl 之后，可以利用该程序的各种功能(菜单操作或命令操作均可)显示构造变形外形， 各种场(比方应力、应变等)的等值线图、矢量图，可以选择动画显示，还可以提取各种结果的数据表格。在 POSTl 中进展结果的显示时，将除去那些已经失效的单元，即那些在计算过程中超过了指定失效准则的单元
31、。由于 LS-DYNA 求解中，失效单元会自动消逝。在一般状况下，由于模型中确定数量的单元在同一时间步失效，网格连接将消灭丧失现象。POSTl 的具体操作比较简洁，读者可通过本章最终一节演示性例题以及后续各章的工程实例的操作步骤自行领悟。5.3 时间历程后处理器POST26 的使用时间历程后处理器 POST26 可用于分析模型中某些计算结果与时间、频率等的函数关系，同时它还有一些有用的分析功能(如对曲线的微分等操作)。本节将介绍时间历程后处理器 POST26 的一般使用方法。5.3.1 时间历程变量观看器在使用 POST26 之前，首先要进入该处理器，可在命令输入窗口键入： FINISH $
32、POST26或者在 GUI 环境中选取菜单路径MainMenuTimeHistPostpro。进入 POST26 之后，消灭时间历程变量观看器程序界面，如图 51 所示。第 6 章 LS-DYNA 关键字文件有限元 2023-05-12 20:13:05 阅读 367 评论 1 订阅本章介绍LS-DYNA 计算程序的数据输入文件关键字文件(前面介绍的ANSYSLS-DYNA 程序输出的 k 文件就是一种关键字文件)的一般格式及其组织构造。实际上，无论承受何种前处理程序建模，在递交LS-DYNA 程序进展水解时，都是形成一个格式统一的关键字文件。由此可见，学会关键字丈件才算真正意义上学通了 LS
33、-DYNA 程序。从这个意义上讲，本章的内容就显得格外重要。本章包括下面的几个主题：+ LS-DYNA 关键字文件概述+ 模型信息关键字+ 初始条件、约束与负载关键字+ 其他常见关键字+ 关键字文件的编辑与修改+ 关键宇文件的例子6.1 关键字文件概述6.1.1 什么是 LS-DYNA 关键字文件前面介绍 ANSYSLS-DYNA 的求解过程时，曾经提到过执行SOLVE 命令的过程中，将自动形成一个模型数据文件k 文件，这一文件被称为关键字文件，它是LS-DYNA 计算程序的输入数据文件。该文件是一个 ASCII 格式的文本文件，其中包含所要分析问题的全部信息，如节点、单元信息、材料与状态方程
34、信息以及接触、初、边值条件和载荷信息等。这些信息都是以LS-DYNA 的关键字命令(KiiYWORD)的格式表达的。把握一些常用的 LS-DYNA 关键字，有助于用户更加高效地使用-LS-DYNA 求解程序的强大功能。ANSYSLS-DYNA 用户可以通过修改用 EDWRITE 命令形成的关键字文件，对模型进展局部的修正而避开大量的改动或者重建模，然后再递交LS-DYNA 求解器进展分析。关键字的修改也可用来实现在ANSYS 或其他的前处理器中不支持的 LS-DYNA 程序的分析功能。实际上，除 ANSYS 之外，支持 LS-DYNA 求解程序的前处理软件还有很多，比方 FEMB、HYPERM
35、ESH、PATRAN 等。虽然各种前处理程序的建模操作方法各不一样，但是在建模完成后，都将输出一个格式统一的关键字文件以递交 LS-DYNA 求解器开头显式动力分析。也就是说，无论以何种途径建模和分析，最终都是在分析之前形成一个计算程序的输入信息文件，即关键字文件。因此可以说，学通LS-DYNA 的关键字文件，就可以在使用 LS-DYNA 的过程中一通百通，左右逢源。6.1.2 关键字文件的一般格式与组织关系无论承受何种前处理程序，其输出给LS-DYNA 计算程序的关键字文件都具有完全一样的格式以及组织关系，关键字文件的般格式为：+ 以一系列关键字段组织在一起，关键字段必需正确无误，并都以“*
36、号开头。+ 同一个关键字可包含多个数据行。+ 每个数据行中数据的输入可承受标准格式，也可承受自由格式，即输入的参数之间以逗号隔开。+ 在关键字文件中的任意位置，可插入以“$”号开头的注释行。+ 全部的关键字文件总是以*KEYWORD 关键字开头，以*END 关键字完毕。在关键字文件中，不同关键字段信息的一般组织关系如图 6。1 所示。*NODENID XYZ*ELEMENT SOLID ElD PID N 1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8*PARTPID SECID MID EOSID HGID ，*SECTION SOLID SECID ELFORM AET*MAT ELASTI
37、CMID RO E PR DA DB K*EOSEOSID *HOURGLASS HGID ，图 61 1。SDNA 关键字的组织关系图 6-1 形象地表示各种关键字信息的组织关系以及有关公用变量(图中粗斜体字，包括节点号、单元号、部件号、材料号、状态方程号)之间的引用关系，对 LS-DYNA 关键字文件的组织构造作了很直观的诠释。LS-DYNA 关键字虽然很多，但并不是全部关键字都常常使用，对于一些在特别动态问题中使用的关键字，本书将结合工程实例在后面的相关章节中间续进展介绍，读者可以结合具体的应用问题学习感兴趣的内容。此外，为便于学习，本书的附录中给出了ANSYS 的显式分析系列命令(ED
38、 命令族)和常见 LS-DYNA 关键字之间的对应关系。本章的目的在于帮助读者快速生疏关键字文件，下面将分类介绍在分析中常见的LS-DYNA 命令关键字。6.2 模型信息关键字在全部的关键字中间，最为常用的是与构造模型信息相关的关键字，包括定义有限元模型的节点、单元、PART 信息的关键字段，定义模型材料及状态方程信息的关键字段，定义构造边界条件和接触信息的关键字段。关键字段用来向 LS-DYNA 求解程序供给有限元分析模型的量根本的信息。下面对这些关键字段进展分类介绍。第 7 章 LS-PREPOST 后处理有限元 2023-05-12 20:13:58 阅读 654 评论 0 订阅LS-P
39、REPOST 是 LSTC 特地为 LS-DYNA 求解器开发的后处理程序。用户可以利用这个后处理器处理一些 LS-DYNA 格式的计算输出丈件。本章将对 LS-PREPOST 后处理器的界面操作及其根本分析方法进展介绍。本章包括下面的几个主题：+ LS-PREPOST 概述与根本工作环境+ 下拉菜单的功能+ 图形绘制区域+ 常用的显示把握按钮+ 动画播放把握台+ 主菜单的常用操作7.1 LS-PERPOST 概述与根本工作环境7.1.1 LS-PREPOST 概述1999 年，LSTC 特地为有限元动力仿真求解器 LS-DYNA 开发了后处理软件 LS-POST，它能够供给快速的后处理功能，
40、如计算结果的图形、动画显示与输出、结果数据的图示与分析、历史变量的提取以及数据分析等。在 LS-POST 的根底之上，LSTC 于 2023 年公布了 LS-PREPOSTl0，由于拥有大量的前处理功能， LS-PREPOST 成为 LS-DYNA 专用的配套前后处理软件。LSTC 公司目前最的前后处理程序的根本功能有：+ 读入和写出LS-DYNA 关键字，制造局部 LS-DYNA 的模型数据。+ 各种快速显示功能，如平移、旋转、缩放等，帮助用户诊断有限元模型。+ 读入二进制计算结果数据文件d3plot，图形显示各种计算结果。+ 动态显示变形、应力应变云图等。+ 对模型进展切片显示。+ 提取各
41、种历史变量，进展数据分析操作，如微积分、快速傅氏变换等。+ 引入ascii 结果文件或其他数据文件并进展数据分析。+ 局部简洁的前处理操作，如编辑关键字，气囊折叠与假人位置调整等。在 ANSYSLS-DYNA 界面中，通过选择MainMenuSolutionOutputControlsOutputFileTypes 菜单，如图 7-1 所示的对话框中设置输出用于LS-PREPOST 后处理操作的结果文件类型(选择 LS-DYNA 或BOTH)，或者通过如下命令：EDOPT,ADD,LSDYNA EDOPTADD,BOTH通过上述设置，求解程序在计算过程中可输出各种LS-DYNA 格式的后处理文
42、件，如D3plot 文件(二进制文件)及各种 ascii 文件等，这些格式的文件即可被LSPREPOST 程序读入并进展各种后处理 操作。7.1.2 LS-PREPOST 程序界面说明 LS-PREPOST 前后处理程序的主窗口界面如图 7-2 所示。依据使用功能可将上述程序界面划分为主菜单、下拉菜单、图形绘制区、图形显示把握按钮区、命令输入区、动画播放把握台等几个区域，以下逐个进展介绍。第 8 章 LSDYNA 常用算法及特别分析选项有限元 2023-05-12 20:14:57 阅读 103 评论 0 订阅本章将集中介绍 LS-DYNA 的显式积分算法、动态接触算法、沙漏把握、质量缩放、混
43、合时间积分求解技术及处理流固耦合或大变形问题的高级算法等。目的帮助读者对显式动力分析有一个较为深入的了解。本章包括下面的几个主题：+ 三维 SOLID 单元的根本显式算法+ LS-DYNA 的动态接触算法简介+ 特别求解把握技术+ ALE 和 Euler 方法简介+ 自适应网格划分及 SPH 算法简介8.1 三维 SOLID 单元的根本显式算法本节以三维 8-Node 实体单元为例，对LS-DYNA 的显式积分算法进展介绍。从动力学问题的根本提法(根本方程和把握条件)入手，介绍连续体构造动力方程的空间有限单元离散、显式时间积分的概念准时步把握等问题。各种 LS-DYNA 显式单元特性及 LS-
44、DYNA 的材料模型等问题将在后面几章进展介绍。考虑到局部读者不习惯哑标求和商定和张量表示法，因此本节在表达有关方程时承受求和符号表达式，这对不生疏张量代数的读者将不会产生阅读和理解上的障碍。8.1.1 根本方程和把握条件在理论力学中争论质点系的运动时，承受的是跟踪质点运动轨迹的 Lagrangian 增量法。LS-DYNA 的主要算法即承受这一描述方法，对初始时刻位于空间点(al，a2，a3)的物质质点远动轨迹进展跟踪，其运动的轨迹方程为：满足以下各边界条件：位移边界条件：ui=ui(在位移边界 b1 上)当 xi+=xi-时发生接触，沿着内部的接触边界 ab3。此外，还需要满足质量与能量的
45、守恒条件，此处不再赘述。8.1.2 有限元空间离散运动微分方程弱解的积分形式(最小势能原理)为：式中，u 为满足位移边界条件的虚位移场， 为相应于 u 的虚应变场。设整个构造离散化为一系列有限单元，则构造总势能的变分可以近似地表示为各单元的势能变分之和，由此和式即可得到动力问题有限元根本方程，下面以三维8Node 实体单元为例说明构造空间有限元离散的方法。在各单元内部，任意点的坐标可通过节点坐标值插值得到，即： 其中的插值函数(形函数)为：其中的插值函数(形函数)为：第 9 章 LSDYNA 的单元特性有限元 2023-05-12 20:18:20 阅读 40 评论 0 订阅本章将集中介绍 L
46、S-DYNA 显式分析单元的特性，本章包括下面的几个主题：+ 显式单元概述令 杆件构造单元+ 2-D 及 3-D 实体单元+ 薄壳单元+ 质量、弹簧以及阻尼单元9.1 显式单元概述LS-DYNA 程序供给了丰富的单元库，包括体单元、薄壳单元、厚壳单元、梁单元、杆单元、惯性与质量单元、弹簧阻尼单元等类型。以上这些单元的共同特点是：均是承受线性位移插值函数的低阶单元， 缺省算法为缩减积分算法。分析阅历说明，这些线性位移插值函数和单点积分算法的显式动态单元可以很好地用于各种大变形以及材料实效等高度非线性问题的分析。在 ANSYSLS-DYNA 程序中，共供给如下 8 种类型的显式分析单元，包括 LS-DYNA 的大局部单元类型：+ LINKl60：桁架杆单元，仅能承受轴向的荷载。+ BEAMl61：梁单元，用三个节点定义。+ PLANEl62：二维实体单元(平面问题或空间轴对称单元)。+ SHELLl6：薄壳单元或薄膜单元，有多种积分算法。+ SOLIDl64：三维实体单元，可退化为具有重节点的楔形、锥形、四周体单元。 COMBll6