LS-DYNA培訓(xùn)第五天

1、跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K(DTM)第第 5-1 章章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-2跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)本章目標(biāo)本章目標(biāo)本章涵蓋了本章涵蓋了ANSYS/LS-DYNA Drop Test Module (DTM)的內(nèi)容。討的內(nèi)容。討論了物體跌落試驗，以及利用論了物體跌落試驗，以及利用DTM去模擬它們的具體步驟。去模擬它們的具體步驟。主題主題: 物體跌落試驗

2、物體跌落試驗 虛擬跌落試驗分析虛擬跌落試驗分析 跌落試驗分析的運用跌落試驗分析的運用 ANSYS/LS-DYNA 跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K 典型的典型的DTM處理過程處理過程 跌落試驗?zāi)K（跌落試驗?zāi)K（DTM）習(xí)題習(xí)題Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-3跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)A. 物理跌落試驗物理跌落試驗物體跌落試驗的研究內(nèi)容是：在重力場中（物體跌落試驗的研究

3、內(nèi)容是：在重力場中（1g）物體從高處跌落時物體從高處跌落時，它所能它所能承受沖擊的能力。承受沖擊的能力。物體的初始位置可能會影響試驗結(jié)果。物體的初始位置可能會影響試驗結(jié)果。跌落的目標(biāo)表面通常認(rèn)為是剛性的平面。跌落的目標(biāo)表面通常認(rèn)為是剛性的平面。在承受這種假定的載荷后，產(chǎn)品必須要符合設(shè)計要求的功能。這種跌落產(chǎn)生在承受這種假定的載荷后，產(chǎn)品必須要符合設(shè)計要求的功能。這種跌落產(chǎn)生的原因可能是物體的標(biāo)準(zhǔn)使用所致，也可能是意外事件（比如說是對物體的的原因可能是物體的標(biāo)準(zhǔn)使用所致，也可能是意外事件（比如說是對物體的錯誤操作）。錯誤操作）。通常在產(chǎn)品最終設(shè)計的原型上進(jìn)行物體跌落試驗，因為產(chǎn)品以及進(jìn)行跌落試通

4、常在產(chǎn)品最終設(shè)計的原型上進(jìn)行物體跌落試驗，因為產(chǎn)品以及進(jìn)行跌落試驗所需的測試設(shè)備的成本是相當(dāng)高的。驗所需的測試設(shè)備的成本是相當(dāng)高的。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-4跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)B. 虛擬跌落試驗分析虛擬跌落試驗分析FEA 軟件可以用來進(jìn)行虛擬的跌落試驗分析，這樣既省時又省錢。此類計算軟件可以用來進(jìn)行虛擬的跌落試驗分析，這樣既省時又省錢。此類計算機(jī)模

5、擬仍然必須與實際的物體跌落試驗相結(jié)合，從而驗證材料屬性、許用應(yīng)機(jī)模擬仍然必須與實際的物體跌落試驗相結(jié)合，從而驗證材料屬性、許用應(yīng)力、載荷工況、邊界條件等的準(zhǔn)確性。力、載荷工況、邊界條件等的準(zhǔn)確性。進(jìn)行虛擬的跌落試驗?zāi)M有許多好處：進(jìn)行虛擬的跌落試驗?zāi)M有許多好處：跌落試驗可以在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進(jìn)行，這樣就可以消除因為開發(fā)不適當(dāng)產(chǎn)品跌落試驗可以在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進(jìn)行，這樣就可以消除因為開發(fā)不適當(dāng)產(chǎn)品或在設(shè)計的最后階段修改較差設(shè)計而發(fā)生的費用?；蛟谠O(shè)計的最后階段修改較差設(shè)計而發(fā)生的費用。在虛擬世界中，跌落試驗的不同初始方位和跌落高度都可以很方便的確定。而在在虛擬世界中，跌落試驗的不同初始方位和

6、跌落高度都可以很方便的確定。而在在現(xiàn)實世界中，這往往會受到經(jīng)濟(jì)上的限制。在現(xiàn)實世界中，這往往會受到經(jīng)濟(jì)上的限制。分析完早期設(shè)計，在進(jìn)行新的設(shè)計之前，可以評估建議的設(shè)計修改方案。這樣節(jié)分析完早期設(shè)計，在進(jìn)行新的設(shè)計之前，可以評估建議的設(shè)計修改方案。這樣節(jié)省了制造那些注定失敗的原型的時間和資金。省了制造那些注定失敗的原型的時間和資金。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-5跌落試驗?zāi)?/p>

7、塊跌落試驗?zāi)K (DTM)C. 跌落試驗分析的運用跌落試驗分析的運用許多類型的產(chǎn)品都需要進(jìn)行跌落試驗。在充滿競爭的市場中，易碎的設(shè)計是許多類型的產(chǎn)品都需要進(jìn)行跌落試驗。在充滿競爭的市場中，易碎的設(shè)計是不可能獲得成功的。根據(jù)當(dāng)前的法律規(guī)定，即使產(chǎn)品在實際使用中發(fā)生了意不可能獲得成功的。根據(jù)當(dāng)前的法律規(guī)定，即使產(chǎn)品在實際使用中發(fā)生了意外跌落，也應(yīng)該在設(shè)計中保證其至多是無害的失效。外跌落，也應(yīng)該在設(shè)計中保證其至多是無害的失效。需要進(jìn)行跌落測試檢驗的產(chǎn)品包括：需要進(jìn)行跌落測試檢驗的產(chǎn)品包括： 工具工具：錘子、鉗子、螺絲刀：錘子、鉗子、螺絲刀、鋸、鉆等。鋸、鉆等。 電子產(chǎn)品電子產(chǎn)品：電話、便攜電腦、電視

8、、電話、便攜電腦、電視、CD播放機(jī)等。播放機(jī)等。 家用電器家用電器：冰箱、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、微波爐等。冰箱、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、微波爐等。 工業(yè)容器工業(yè)容器：有毒的化學(xué)品儲罐等。有毒的化學(xué)品儲罐等。 消費品儲存容器消費品儲存容器：牛奶包裝盒、罐頭產(chǎn)品、清潔劑等。牛奶包裝盒、罐頭產(chǎn)品、清潔劑等。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-6跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)D. ANSYS/

9、LS-DYNA 跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)KANSYS/LS-DYNA 跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM) 是一個是一個ANSYS/LS-DYNA的可選附的可選附加功能。它能夠大大簡化與進(jìn)行跌落試驗?zāi)M相關(guān)的工作。加功能。它能夠大大簡化與進(jìn)行跌落試驗?zāi)M相關(guān)的工作。方便地定位跌落物體方便地定位跌落物體迅速地建立重力場迅速地建立重力場 自動構(gòu)造和約束剛性目標(biāo)表面自動構(gòu)造和約束剛性目標(biāo)表面直接輸入物體跌落高度直接輸入物體跌落高度方便地計算沖擊速度方便地計算沖擊速度DTM 的設(shè)計目標(biāo)是允許沒有經(jīng)驗的用戶快速地建立復(fù)雜的跌落試驗?zāi)M，的設(shè)計目標(biāo)是允許沒有經(jīng)驗的用戶快速地建立復(fù)雜的跌落試驗?zāi)M，求解該模型

10、并觀察結(jié)果。求解該模型并觀察結(jié)果。DTM在本質(zhì)上講是一個高效的圖形用戶界面，它通過必要的步驟來指導(dǎo)你進(jìn)在本質(zhì)上講是一個高效的圖形用戶界面，它通過必要的步驟來指導(dǎo)你進(jìn)行跌落試驗?zāi)M。行跌落試驗?zāi)M。 ANSYS 的用戶界面設(shè)計語言的用戶界面設(shè)計語言 (UIDL) 和工具命令語言及和工具命令語言及工具箱工具箱 (Tcl/Tk) 在該在該GUI程序中都得到了運用。程序中都得到了運用。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002In

11、ventory #00163013-7跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). ANSYS/LS-DYNA 跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K作為一個附加的產(chǎn)品，作為一個附加的產(chǎn)品，DTM的運行需要一個單獨的授權(quán)，但是環(huán)境變量的運行需要一個單獨的授權(quán)，但是環(huán)境變量ANSYS60_PRODUCT仍然保持不變。例如，如果你擁有仍然保持不變。例如，如果你擁有ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA，那么輸入：那么輸入：ansys60 p ANE3FLDS dtm g參數(shù)參數(shù) “-dtm”將通知程序去尋找一個將通知程序去尋找一個DTM的許可授權(quán)，并在找到后啟動該模的許可授權(quán)，并在找到后啟動該模塊。塊。

12、DTM 在在ANSYS 6.0的的 CD上，它將和上，它將和ANSYS/LS-DYNA程序一起自動安程序一起自動安裝，因此你所需要的只是能夠使它運行的附加授權(quán)。裝，因此你所需要的只是能夠使它運行的附加授權(quán)。在此，只討論典型的在此，只討論典型的DTM操作程序，有關(guān)的詳細(xì)細(xì)節(jié)，請參考操作程序，有關(guān)的詳細(xì)細(xì)節(jié)，請參考ANSYS/LS-DYNA Users Guide第第16章的內(nèi)容，這可以通過在線幫助得到。章的內(nèi)容，這可以通過在線幫助得到。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0T

13、raining ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-8跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)E. 典型的典型的DTM過程過程在一個典型的在一個典型的DTM問題中包含以下步驟：問題中包含以下步驟：導(dǎo)入或創(chuàng)建模型導(dǎo)入或創(chuàng)建模型進(jìn)入進(jìn)入DTM并初始化模型并初始化模型完成完成Basic標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息完成完成 Velocity標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息完成完成 Target標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息檢查檢查Status標(biāo)簽并運行標(biāo)簽并運行Solution對計算結(jié)果進(jìn)行后處理對計算結(jié)果進(jìn)行后處理1. DTM 被設(shè)計為在一個連續(xù)的操作過程中使用。如果你中途離開被設(shè)計為在一個

14、連續(xù)的操作過程中使用。如果你中途離開DTM又重新又重新進(jìn)入，一些變量將被重新初始化，你過去的設(shè)置將被刪除。因此，當(dāng)進(jìn)入進(jìn)入，一些變量將被重新初始化，你過去的設(shè)置將被刪除。因此，當(dāng)進(jìn)入DTM時，應(yīng)該總是以原始數(shù)據(jù)庫為出發(fā)點。這不是一個很大的限制，因為時，應(yīng)該總是以原始數(shù)據(jù)庫為出發(fā)點。這不是一個很大的限制，因為DTM的用法很簡單，你可以迅速地重新輸入先前的跌落試驗設(shè)置。的用法很簡單，你可以迅速地重新輸入先前的跌落試驗設(shè)置。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training

15、ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-9跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第 1步步:導(dǎo)入或創(chuàng)建模型導(dǎo)入或創(chuàng)建模型 :你必須首先創(chuàng)建或?qū)胍M(jìn)行跌落試驗的物體的模型。該模型可以從你必須首先創(chuàng)建或?qū)胍M(jìn)行跌落試驗的物體的模型。該模型可以從CAD中導(dǎo)中導(dǎo)入或者用在本課程中先前描述的方法創(chuàng)建（比如要避免四面體，小單元，尖角入或者用在本課程中先前描述的方法創(chuàng)建（比如要避免四面體，小單元，尖角等問題）等問題）在進(jìn)入在進(jìn)入ANSYS主菜單的跌落試驗部分之前必須完整定義物體主菜單的跌落試驗部分之前必須完整定義物體。 所有的單元和所有

16、的單元和材料屬性，包括阻尼，都需要被指定。而且，在進(jìn)入材料屬性，包括阻尼，都需要被指定。而且，在進(jìn)入DTM之前，一定要保存模之前，一定要保存模型。型。模型中應(yīng)該只包括與模型中應(yīng)該只包括與 LS-DYNA (ELEM160-167)協(xié)調(diào)的單元。這些單元在協(xié)調(diào)的單元。這些單元在ANSYS/LS-DYNA Users Guide中都有討論。而且一些隱式的中都有討論。而且一些隱式的ANSYS命令（命令（比如比如SF,F,IC等）都不能包括在數(shù)據(jù)庫中。一個從已存在的數(shù)據(jù)庫中刪除這些命等）都不能包括在數(shù)據(jù)庫中。一個從已存在的數(shù)據(jù)庫中刪除這些命令的方法是編輯令的方法是編輯ASCII 碼格式的碼格式的.CDB

17、 文件。文件。 (CDWRITE/CDREAD).Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-10跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第2步步: 進(jìn)入進(jìn)入 DTM 并且初始化模型并且初始化模型 :一旦模型被定義，則可以進(jìn)入跌落試驗?zāi)K一旦模型被定義，則可以進(jìn)入跌落試驗?zāi)K:ANSYS Main Menu Drop Test Set Up在進(jìn)入在進(jìn)入DTM

18、之前要注意之前要注意保存你所做的模型，以保存你所做的模型，以防止你進(jìn)行另一個跌落防止你進(jìn)行另一個跌落試驗試驗分析時丟失數(shù)據(jù)。分析時丟失數(shù)據(jù)。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-11跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第3步步: 完成完成 Basic 標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息:現(xiàn)在填寫現(xiàn)在填寫B(tài)asic 標(biāo)簽要求的數(shù)據(jù)：標(biāo)簽要求的數(shù)據(jù)：選擇預(yù)定義的重力

19、值（或輸入要求的值）選擇預(yù)定義的重力值（或輸入要求的值）輸入跌落高度和用來度量此高度的參考點（即物體的最低點或模型的重心）輸入跌落高度和用來度量此高度的參考點（即物體的最低點或模型的重心）確定要做跌落試驗的物體方向（動態(tài)旋轉(zhuǎn)或通過兩節(jié)點的向量）確定要做跌落試驗的物體方向（動態(tài)旋轉(zhuǎn)或通過兩節(jié)點的向量）指定分析開始時刻和碰撞后運行時間指定分析開始時刻和碰撞后運行時間1. 指定寫入結(jié)果文件的輸出頻率指定寫入結(jié)果文件的輸出頻率記住要用統(tǒng)一單位！混合單記住要用統(tǒng)一單位！混合單位是位是DTM中最常見的一種錯中最常見的一種錯誤。誤。要利用初始的角速度，你必要利用初始的角速度，你必須選擇須選擇 “Start

20、analysis at drop time” = slower run time12345Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-12跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程對于對于 “Set Orientation,”你有兩種選擇你有兩種選擇 : “Rotate” 或或 “Pick Nodes”對于對于 Rotate, 將會出現(xiàn)將會出現(xiàn) Pan-Zoom

21、-Rotate GUI box. 這是唯一的激活菜單，這是唯一的激活菜單， 運用運用Dynamic Viewing或其他按鈕定位模型后，你必須在運行或其他按鈕定位模型后，你必須在運行DTM之前關(guān)閉之前關(guān)閉Pan-Zoom-Rotate對話框。注意對話框。注意+Y 的屏幕坐標(biāo)將是自由落體的反方向。我們的屏幕坐標(biāo)將是自由落體的反方向。我們不會用到物體坐標(biāo)。不會用到物體坐標(biāo)。對于對于 Pick Nodes，圖形用戶界面將會提示你圖形用戶界面將會提示你定義屏幕坐標(biāo)系的定義屏幕坐標(biāo)系的+Y方向的矢量，先定義矢方向的矢量，先定義矢量的尾部，然后定義其首部（該方向與自由量的尾部，然后定義其首部（該方向與自由

22、落體的方向相反）。落體的方向相反）。 缺省條件下，向量的首缺省條件下，向量的首部指向物體的重心（部指向物體的重心（CG）。）。期望的跌落方向確定了模型中最低點的位置期望的跌落方向確定了模型中最低點的位置。物體坐標(biāo)系物體坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-13跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第4步步: 完成完成Velo

23、city標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息:初始的平移速度可以在屏幕或物體坐標(biāo)系中確定。如果在跌落開始時進(jìn)行分析初始的平移速度可以在屏幕或物體坐標(biāo)系中確定。如果在跌落開始時進(jìn)行分析，指定的速度就被直接調(diào)用。如果分析在接近碰撞時開始，指定的速度就被直接調(diào)用。如果分析在接近碰撞時開始，DTM將把這些速度將把這些速度分量加入到那些由跌落高度和加速度求得的分量中。分量加入到那些由跌落高度和加速度求得的分量中。初始的角速度可以在任何一種坐標(biāo)系中指定，但是要激活它，分析必須在跌落初始的角速度可以在任何一種坐標(biāo)系中指定，但是要激活它，分析必須在跌落時開始。時開始。而且，只有帶旋轉(zhuǎn)自由度的而且，只有帶旋轉(zhuǎn)自由度的單元才可以

24、用該特性。如果單元才可以用該特性。如果該特性在模型中不存在，它該特性在模型中不存在，它將變灰。將變灰。指定一個角速度會顯著增加指定一個角速度會顯著增加CPU時間時間 Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-14跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第 5 步步: 完成完成 Target標(biāo)簽的信息標(biāo)簽的信息 :接下來，通過接下來，通過Target標(biāo)簽創(chuàng)建

25、剛性目標(biāo)面。你可以選擇物體的最低點或物體的標(biāo)簽創(chuàng)建剛性目標(biāo)面。你可以選擇物體的最低點或物體的重心來作為其中心。你也可以縮放重心來作為其中心。你也可以縮放SOLID164 剛體的長度和厚度（很少要求這剛體的長度和厚度（很少要求這樣）。樣）。你也可以指定在接觸計算中目標(biāo)表面的角度和材料的屬性。而且你可以選擇你也可以指定在接觸計算中目標(biāo)表面的角度和材料的屬性。而且你可以選擇ASSC 或或 AG 接觸，指定靜態(tài)或動態(tài)的摩擦系數(shù)。接觸，指定靜態(tài)或動態(tài)的摩擦系數(shù)。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-

26、DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-15跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程第第 6 步步: 檢查檢查Status標(biāo)簽并運行標(biāo)簽并運行 Solution :現(xiàn)在點擊現(xiàn)在點擊Status 標(biāo)簽，回顧一下信息總結(jié)，以確信你的所有輸入數(shù)據(jù)都正確。標(biāo)簽，回顧一下信息總結(jié)，以確信你的所有輸入數(shù)據(jù)都正確。其中其中termination time 是碰撞前后時間的總和。如果你選擇了是碰撞前后時間的總和。如果你選擇了 “start analysis near impact time”，分析所需的分析所需的

27、CPU時間將比從跌落點開始進(jìn)行大大減少。時間將比從跌落點開始進(jìn)行大大減少。確信該標(biāo)簽上顯示了如下信息確信該標(biāo)簽上顯示了如下信息: “Successful Set-Up. Ready to drop.”當(dāng)你確信所有設(shè)置正確后，當(dāng)你確信所有設(shè)置正確后，點擊點擊OK按鈕。按鈕。此時，此時，Drop Test 菜單將激菜單將激活活Solve命令，如下圖所示命令，如下圖所示。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventor

28、y #00163013-16跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM). 典型的典型的DTM過程過程在點擊在點擊Solve選項之前，你最好能再次保存一下你的數(shù)據(jù)庫。事實上，你可以選項之前，你最好能再次保存一下你的數(shù)據(jù)庫。事實上，你可以用用ftp把你的數(shù)據(jù)傳到另外一臺機(jī)器上，并在它上面運行。你也可以在不影響你把你的數(shù)據(jù)傳到另外一臺機(jī)器上，并在它上面運行。你也可以在不影響你的的DTM的情況下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行微小的改動。例如，你可以增加終止時間，添加的情況下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行微小的改動。例如，你可以增加終止時間，添加質(zhì)量縮放比例等。質(zhì)量縮放比例等。 如果你需要利用如果你需要利用DTM中的選項來改變設(shè)置的話，利用原始

29、的數(shù)據(jù)，按前面所說中的選項來改變設(shè)置的話，利用原始的數(shù)據(jù)，按前面所說的方法進(jìn)行即可。的方法進(jìn)行即可。在你選擇了在你選擇了Solve選項選項后，后，DTM將把頭文件寫將把頭文件寫入到結(jié)果文件中，生成入到結(jié)果文件中，生成名為名為.K的輸入文件，并的輸入文件，并把它提交給把它提交給LS-DYNA 求解器。求解器。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-17跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DT

30、M). 典型的典型的DTM過程過程第第7步步: 結(jié)果的后處理結(jié)果的后處理:在求解完成之后，在求解完成之后，DTM將激活跌落試驗菜單中的后處理選項。你既可以運用那將激活跌落試驗菜單中的后處理選項。你既可以運用那些簡潔的工具，也可以用標(biāo)準(zhǔn)的些簡潔的工具，也可以用標(biāo)準(zhǔn)的POST1 和和 POST26方法。方法。 最低的節(jié)點和最接近最低的節(jié)點和最接近CG的節(jié)點的數(shù)據(jù)被保存在的節(jié)點的數(shù)據(jù)被保存在.HIS文件中。文件中。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manua

31、lMarch 7, 2002Inventory #00163013-18跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM)F. 跌落試驗?zāi)K跌落試驗?zāi)K (DTM) 習(xí)題習(xí)題 這個練習(xí)包括以下問題這個練習(xí)包括以下問題: 習(xí)題習(xí)題5-1. 跌落試驗分析跌落試驗分析總總 結(jié)結(jié)第第5-2章章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-20結(jié)論結(jié)論 本章目標(biāo)本章目標(biāo)這一章復(fù)習(xí)一下本次課程中的基本概念這一章復(fù)

32、習(xí)一下本次課程中的基本概念主題主題隱式隱式顯式比較顯式比較建模指導(dǎo)建模指導(dǎo) 材料指導(dǎo)材料指導(dǎo)加載指導(dǎo)加載指導(dǎo)接觸指導(dǎo)接觸指導(dǎo)常規(guī)指導(dǎo)常規(guī)指導(dǎo)A. 統(tǒng)一的單位制統(tǒng)一的單位制Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-21顯式程序的計算工作顯式程序的計算工作模型尺寸模型尺寸關(guān)鍵的時間步關(guān)鍵的時間步 單元邊長單元邊長 波速波速: 楊氏模量楊氏模量 密度密度終止時間終止時間結(jié)論結(jié)論A.隱式隱式

33、顯式比較顯式比較隱式程序的計算工作隱式程序的計算工作模型尺寸模型尺寸非線性程度非線性程度時間步的數(shù)目時間步的數(shù)目Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-22結(jié)論結(jié)論.隱式隱式顯式比較顯式比較估計估計 ANSYS/LS-DYNA 計算時間計算時間:minlElemCPUctNkTwithTCPU= 總共占用的總共占用的CPU 秒秒k= 系統(tǒng)因子系統(tǒng)因子e.g., 0.000033 C

34、PU-秒秒/單元單元 Nelem= 單元數(shù)單元數(shù)t= 模擬時間模擬時間e.g., 160 ms 終止時間終止時間c= 波速波速e.g., 5500 mm/ms 在鋼中在鋼中l(wèi)min= 最小的單元邊長最小的單元邊長e.g., 9 mm 取決于材料的性質(zhì)，單元類型，接觸類型等取決于材料的性質(zhì)，單元類型，接觸類型等 Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-23 使用隱式求解所需要的工使用

35、隱式求解所需要的工作作:尋找求解的收斂標(biāo)準(zhǔn)尋找求解的收斂標(biāo)準(zhǔn)求解求解如果計算不收斂，如果計算不收斂， 重做第重做第一步工作，直到收斂一步工作，直到收斂結(jié)論結(jié)論.隱式隱式顯式比較顯式比較顯式求解所需要的工作顯式求解所需要的工作:調(diào)整模型以增加時間步長調(diào)整模型以增加時間步長: 避免小單元避免小單元 使用剛性體使用剛性體 使用質(zhì)量縮放使用質(zhì)量縮放 使用更快的速度載荷使用更快的速度載荷在金屬成形的模擬中，沖頭的速度可以提高很在金屬成形的模擬中，沖頭的速度可以提高很多而不降低精度。多而不降低精度。檢查結(jié)果以確定動能，內(nèi)能和沙漏變形能檢查結(jié)果以確定動能，內(nèi)能和沙漏變形能如果可應(yīng)用，在靜態(tài)求解應(yīng)使用動態(tài)松弛

36、或者如果可應(yīng)用，在靜態(tài)求解應(yīng)使用動態(tài)松弛或者大阻尼大阻尼Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-24結(jié)論結(jié)論B. 建模指導(dǎo)建模指導(dǎo)盡可能地避免小單元，盡可能地避免小單元，那會顯著減小時間步長。如果需要小的單元，可以那會顯著減小時間步長。如果需要小的單元，可以使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步。使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步。 如果可能的話，如果可能的話，不要使用三角形、四面體、棱柱形單元不

37、要使用三角形、四面體、棱柱形單元 。盡管也支持這些盡管也支持這些單元，但是不推薦使用。用立方體單元可以得到更好的結(jié)果。單元，但是不推薦使用。用立方體單元可以得到更好的結(jié)果。如果全部的沙漏能量超過內(nèi)（應(yīng)變）能的如果全部的沙漏能量超過內(nèi)（應(yīng)變）能的5% ，使用其它附加形式的沙漏控，使用其它附加形式的沙漏控制模型。這種能量可以在制模型。這種能量可以在GLSTAT 和和 MATSUM 文件中監(jiān)控。文件中監(jiān)控。另外，全積分單元可以用來處理沙漏問題。然而，這些單元在處理大變形另外，全積分單元可以用來處理沙漏問題。然而，這些單元在處理大變形或者彎曲問題時得到的結(jié)果精度較差?；蛘邚澢鷨栴}時得到的結(jié)果精度較差。

38、 在任何變形結(jié)果不重要的地方使用剛性體，它可以很有效的節(jié)約在任何變形結(jié)果不重要的地方使用剛性體，它可以很有效的節(jié)約CPU時間時間 Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-25結(jié)論結(jié)論C. 材料指導(dǎo)材料指導(dǎo)在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)一的單位。在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)一的單位。 不正確的材料屬不正確的材料屬性不僅影響材料本身的響應(yīng)，而且會影響模型的接觸剛度。性

39、不僅影響材料本身的響應(yīng)，而且會影響模型的接觸剛度。確信在一個模型中使用的材料數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。大多非線性的動力學(xué)問題確信在一個模型中使用的材料數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。大多非線性的動力學(xué)問題的計算精度和輸入的材料屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。需要花費特別的計算精度和輸入的材料屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。需要花費特別的時間和精力來得到準(zhǔn)確的材料數(shù)據(jù)。的時間和精力來得到準(zhǔn)確的材料數(shù)據(jù)。對于一個給定的問題選擇最好的材料模型。如果不能確定一個部件的物對于一個給定的問題選擇最好的材料模型。如果不能確定一個部件的物理響應(yīng)是否應(yīng)該包括特定的屬性（例如應(yīng)變速率效應(yīng)），最好使用包括理響應(yīng)是否應(yīng)該包括特定的屬性（例如應(yīng)變速率效應(yīng)）

40、，最好使用包括所有可能特性的材料模型。所有可能特性的材料模型。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-26結(jié)論結(jié)論D. 加載指導(dǎo)加載指導(dǎo)避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個被激勵的單元傳遞這一模式至其避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個被激勵的單元傳遞這一模式至其相鄰單元，載荷將被傳播開來。相鄰單元，載荷將被傳播開來。列表或者畫圖顯示載荷曲線，確認(rèn)它們的準(zhǔn)確性。列表或者畫圖顯示

41、載荷曲線，確認(rèn)它們的準(zhǔn)確性。由于由于LS-DYNA 可能可能“超過超過”求解時間幾微秒才結(jié)束，載荷時間定義要超過最求解時間幾微秒才結(jié)束，載荷時間定義要超過最終求解（中止）時間。終求解（中止）時間。 對于對于 準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài) 問題，用高于實際情況的速度來計算可大量節(jié)約問題，用高于實際情況的速度來計算可大量節(jié)約CPU時間時間 。在一個剛體節(jié)點上的約束是不允許的在一個剛體節(jié)點上的約束是不允許的。剛體的質(zhì)量中心用。剛體的質(zhì)量中心用EDMP，RIGID命令命令來施加約束。來施加約束。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with

42、 ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-27結(jié)論結(jié)論E. 接觸指導(dǎo)接觸指導(dǎo)兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的。確信模型在定義的接觸處沒有任何。確信模型在定義的接觸處沒有任何面的相互重疊面的相互重疊 。只準(zhǔn)使用真實的材料屬性和殼的厚度值只準(zhǔn)使用真實的材料屬性和殼的厚度值。材料屬性和幾何接觸面用來決定接。材料屬性和幾何接觸面用來決定接觸的罰剛度。觸的罰剛度。 在相同的部件之間不要定義重復(fù)的接觸對。在相同的部件之間不要定義重復(fù)的接觸對。對殼單元使用自動的接觸設(shè)置，除非要求知道

43、接觸力。對殼單元使用自動的接觸設(shè)置，除非要求知道接觸力。盡可能使用自動一般接觸盡可能使用自動一般接觸。它是最容易定義的接觸類型，可以處理大部分接。它是最容易定義的接觸類型，可以處理大部分接觸情況，并且無需大量的觸情況，并且無需大量的CPU時間。時間。在求解以前列出所定義的接觸面，確認(rèn)接觸正確定義在求解以前列出所定義的接觸面，確認(rèn)接觸正確定義 。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013

44、-28結(jié)論結(jié)論F. 常規(guī)指導(dǎo)常規(guī)指導(dǎo)在大多數(shù)分析中使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步長，節(jié)約求解時間。在大多數(shù)分析中使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步長，節(jié)約求解時間。檢查檢查 LS-DYNA 輸出窗口以確認(rèn)質(zhì)量增加的百分比是很小的。輸出窗口以確認(rèn)質(zhì)量增加的百分比是很小的。總是輸出所有的能量數(shù)據(jù)總是輸出所有的能量數(shù)據(jù)。確認(rèn)沙漏、阻尼和接觸界面能量都考慮在內(nèi)，這。確認(rèn)沙漏、阻尼和接觸界面能量都考慮在內(nèi)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)控求解精度和調(diào)試出現(xiàn)的問題。些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)控求解精度和調(diào)試出現(xiàn)的問題。 用用 LS-DYNA 控制開關(guān)監(jiān)控求解過程。周期性地使用判斷開關(guān)控制開關(guān)監(jiān)控求解過程。周期性地使用判斷開關(guān)sw2來檢

45、查求解來檢查求解的進(jìn)度。如果模型出現(xiàn)發(fā)散，用的進(jìn)度。如果模型出現(xiàn)發(fā)散，用SW1結(jié)束求解。結(jié)束求解。 學(xué)會使用學(xué)會使用 LS-POST (使用使用 EDOPT 命令命令 來得到來得到 d3plot 和和d3thdt文件文件)。 LS-POST 沒有限制，但是不提供支持。沒有限制，但是不提供支持。對材料屬性、長度和時間使用統(tǒng)一的單位，對材料屬性、長度和時間使用統(tǒng)一的單位，如果單位有錯誤，那么模型將會如果單位有錯誤，那么模型將會出現(xiàn)典型的發(fā)散。出現(xiàn)典型的發(fā)散。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS

46、-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-29MassLengthTime ForceStressEnergy (steel)E(steel)kgmsNPaJoule7.83e+03 2.07e+11kgcms1e-02N7.83e-032.07e+09kgcmms1e+04N7.83e-032.07e+03kgcmms1e+10N7.83e-032.07e-03kgmmmskNGpakN-mm7.83e-062.07e+02gmcmsdynedyne/cm2 erg7.83e+00 2.07e+12gmcmms1e+07

47、N Mbar1e7Ncm7.83e+00 2.07e+00gmmms1e-06N7.83e-032.07e+11gmmmmsNN-mm7.83e-032.07e-06tonmmsNMpaN-mm7.83e-092.07e+05lbf-s2/ininslbfpsilbf-in7.33e-043.00e+07slugftslbfpsflbf-ft1.52e+01 4.32e+09* 1 slug = 14.594 kg; 1 ft = 0.3048 m = 12*2.54 cm; 1 N = 105dyne = 1 lbf/4.4482; 1 Mbar = 1012 dynes/cm2; 1 ba

48、r = 14.7 psi = 1.0 atm = 105 Pa; 1 kg/m3 = 10-3 gm/cm3 = 0.9112 slug/ft3概述概述G. 統(tǒng)一單位表統(tǒng)一單位表Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-30高度非線性瞬態(tài)動力學(xué)問題高度非線性瞬態(tài)動力學(xué)問題顯式法顯式法LS-DYNA三維快速高度非線性顯式有限元分析程序三維快速高度非線性顯式有限元分析程序以三維結(jié)構(gòu)為主的

49、多物理場耦合分析：以三維結(jié)構(gòu)為主的多物理場耦合分析： 結(jié)構(gòu)，流體，熱結(jié)構(gòu)，流體，熱先進(jìn)豐富的數(shù)值處理技術(shù)先進(jìn)豐富的數(shù)值處理技術(shù)材料模式材料模式接觸方式接觸方式ALE算法算法并行處理并行處理網(wǎng)格畸變處理網(wǎng)格畸變處理Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-31豐富的材料類型豐富的材料類型種類：種類：126種種模式：模式：彈性材料、彈塑性材料、彈性材料、彈塑性材料、復(fù)合材料、蜂窩材料、絲

50、織物復(fù)合材料、蜂窩材料、絲織物膠類物、生物肌體膠類物、生物肌體炸藥（燃爆性）、推進(jìn)劑、炸藥（燃爆性）、推進(jìn)劑、混凝土、土壤、地質(zhì)、混凝土、土壤、地質(zhì)、超彈性、橡膠、泡沫超彈性、橡膠、泡沫玻璃、粘性流體玻璃、粘性流體剛體剛體自定義材料（用戶子程序）自定義材料（用戶子程序）玻殼研磨玻殼研磨混凝土穿透混凝土穿透Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-32接觸方式接觸方式四十余種接觸類型四

51、十余種接觸類型 變形體變形體-變形體變形體 變形體變形體-剛體剛體 離散點離散點-變形體變形體 變形結(jié)構(gòu)固連和失效變形結(jié)構(gòu)固連和失效 侵蝕接觸侵蝕接觸 單面單面 一維滑動線一維滑動線(鋼筋混凝土鋼筋混凝土)等等用戶子程序用戶子程序Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-33侵蝕接觸（穿甲分析）侵蝕接觸（穿甲分析）Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYN

52、A 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #00163013-34網(wǎng)格畸變處理技術(shù)網(wǎng)格畸變處理技術(shù)Lagrange自適應(yīng)網(wǎng)格（自適應(yīng)網(wǎng)格（Adaptive）局部單元細(xì)化局部單元細(xì)化細(xì)化單元與相鄰原有單元細(xì)化單元與相鄰原有單元依靠耦合方程強(qiáng)制協(xié)調(diào)依靠耦合方程強(qiáng)制協(xié)調(diào) Lagrange網(wǎng)格重劃分（網(wǎng)格重劃分（Re-mesh ） 時間步長與變形程度相關(guān)時間步長與變形程度相關(guān) 單元數(shù)目增加單元數(shù)目增加 計算時間一般較長計算時間一般較長ALE（Re-map)時間步長與變形程度相關(guān)時間步長與變形程度相關(guān)單元數(shù)目不