lsdyna使用方法2

1、第1章ANSYSLS-DYNA基石出知識(shí)有限元2009-05-1220:06:17閱讀62評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱近年來(lái)，非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力仿真分析方面的研究工作和工程應(yīng)用取得了很大的發(fā)展。20世紀(jì)90年代中后期，著名的通用顯式動(dòng)力分析程序LS-DYNA被引入中國(guó)，在相關(guān)的工程領(lǐng)域中迅速得到廣泛的應(yīng)用，已成為國(guó)內(nèi)科研人員開(kāi)展數(shù)值實(shí)驗(yàn)的有力上具。LS-DYNA的顯式算法特別適合于分析各種非線性結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，如爆炸，結(jié)構(gòu)碰撞、金屬加工成形等高度非線性的問(wèn)題，同時(shí)還可以求解傳熱、流體以及流固耦合問(wèn)題。LSTC公司和ANSYS公司合作推出的ANSYS/LS-DYNA軟件，結(jié)合了LS-DYNA強(qiáng)大的顯式

2、動(dòng)力分析方法與ANSYS的前后處理功能。對(duì)于曾經(jīng)接觸過(guò)ANSYS結(jié)構(gòu)分析的讀者而言，誼程序無(wú)疑是最理想的輔助動(dòng)力分析工具。本章的目的在于全面介紹ANSYS/LS-DYNA的基礎(chǔ)知識(shí)，包括下面的幾個(gè)主題：+LS-DYNA計(jì)算程序的發(fā)展過(guò)程LS-DYNA的分析功能與應(yīng)用范圍+ANSYS/LS-DYNA的工作環(huán)境+ANSYS/LS-DYNA的一般分析過(guò)程+ANSYSS-DYNA的程序組織和丈件系統(tǒng)+LS-DYNA顯式動(dòng)力分析的基本概念1.1LSDYNA計(jì)算程序的發(fā)展過(guò)程1976年，美國(guó)LawrenceLivermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室JOHallquist博士主持開(kāi)發(fā)完成了DYNA程序系列，主要目的是為武

3、器設(shè)計(jì)提供分析工具。1986年部分DYNA源程序在PublicDomain（北約局域網(wǎng)）發(fā)布，從此在研究和教育機(jī)構(gòu)廣泛傳播，被公認(rèn)為是顯式有限元程序的先導(dǎo)，是目前所有顯式求解程序的基礎(chǔ)代碼。1988年J.O.Hallquist創(chuàng)建LSTC公司（LivermoreSoftwarenchnolOWCorporation）,推出LS-DYNA程序系列，主要包括顯式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D，隱式LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、熱分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D，前后處理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，逐步規(guī)范和完善

4、程序的分析功能，陸續(xù)推出930版（1993年）和936版（1995年），同時(shí)增加了汽車安全性分析、金屬板的沖壓成形以及流固耦合（ALE算法和Eluer算法），使得LS-DYNA程序系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，并建立起完備的軟件質(zhì)量保證體系。1997年，LSTC公司將LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一個(gè)軟件包，稱為L(zhǎng)S-DYNA（940版），PC版的前處理采用ETA公司的FEMB，同時(shí)新開(kāi)發(fā)了后處理程序LS-POST。此后，LS-DYNA又經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和擴(kuò)充。1999年8月，LS-DYNA發(fā)布950版本，增加了LS-NIKE2D、LS-NI

5、KE3D隱式分析模塊，確定了軟件的發(fā)展策略，即通過(guò)個(gè)求解核心解決Implicit與Explicit問(wèn)題。此外還在以前版本的基礎(chǔ)上增加了一些新的材料模型和計(jì)算功能，如邊界元法和SPH法。LS-DYNA960版于2001年5月發(fā)布，它在950版的基礎(chǔ)上增加了不可壓縮流體求解模塊，并增加了一些新的材料模型和新的接觸算法。時(shí)隔不到兩年，LS-DYNA970版于2003年3月面世，是目前LS-DYNA的最新版本。970版除了秉承以往版本強(qiáng)大的運(yùn)算能力之外，更加精益求精地在不同計(jì)算領(lǐng)域及方法上做了進(jìn)一步的整合。在LS-DYNA發(fā)展歷程中，與ANSYS的合作是具有重要意義的事件之一。1996年，LSTC公司

6、和ANSYS公司開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)和市場(chǎng)方面的合作，共同推出了ANSYS/LS-DYNA的第一個(gè)版本5.5,日前最新版本的ANSYS/LS-DYNA已支持LS-DYNA970的大部分功能。ANSYS/LS-DYNA的推出，使得熟悉ANSYS操作的用戶可以充分地利用ANSYS的仿真分析環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)LS-DYNA顯式分析的建模以及計(jì)算結(jié)果的后處理。如果已經(jīng)熟悉ANSYS，那么在這個(gè)基礎(chǔ)上將很容易亡手使用ANSYS/LS-DYNA來(lái)處理各種動(dòng)態(tài)問(wèn)題。1.2LS-DYNA程序的分析功能與應(yīng)用范圍1.2.1LS-DYNA動(dòng)力分析功能綜述LS-DYNA是功能齊全的非線性顯式分析程序包，可以求解各種幾何非線性、材料

7、非線性和接觸非線性問(wèn)題。其顯式算法特別適合于分析各種非線性結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，如爆炸、結(jié)構(gòu)碰撞、金屬加工成形等高度非線性的問(wèn)題，同時(shí)還可以求解傳熱、流體以及流固耦合問(wèn)題。其算法特點(diǎn)是以Lagrange為主，兼有ALE和Euler算法：以顯式求解為主，兼有隱式求解功能；以結(jié)構(gòu)分析為主，兼有熟分析、流固耦合功能：以非線性動(dòng)力分析為主，兼有靜力分析功能(如預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析前的預(yù)應(yīng)力計(jì)算以及金屬板材沖壓成形后的回彈分析)，是軍用和民用相結(jié)合的通用結(jié)構(gòu)分析非線性有限元程序。LS-DYNA具有豐富的單元庫(kù)，具有二維、三維實(shí)體單元，薄、厚殼單元，梁?jiǎn)卧约癓E、Eulirian、Lagrangian單元等

8、，各類單元又有多種算法可供選擇，具有大位移、大應(yīng)變和大轉(zhuǎn)動(dòng)性能，單元積分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，計(jì)算速度快，可滿足各種實(shí)體結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)和流固耦合問(wèn)題的有限元網(wǎng)格剖分的需要。關(guān)于LS-DYNA單元的具體類型以及算法選項(xiàng)將在后面專列一章進(jìn)行介紹。在材料模型方面，LS-DYNA目前擁有近150余種金屬和非金屬材料模型，涵蓋了彈性、彈塑性、超彈、泡沫、玻璃、地質(zhì)、土壤、混凝土、流體、復(fù)合材料、炸藥、剛體等各種材料模型以及多種氣體狀態(tài)方程，可以考慮材料的失效、損傷、粘性、蠕變、與溫度相關(guān)、與應(yīng)變率相關(guān)等材料性質(zhì)。此外，程序還支持用戶自定義材料功能。LS-DYNA的全自動(dòng)接觸分析功能非常易于使用

9、，有50多種可供選擇的接觸分析方式，可以求解各種柔性體與柔性體、柔性體與剛性體、剛性體與剛性體之間的接觸問(wèn)題，并可分析接觸表面的靜動(dòng)力摩擦、固連失效以及流體與固體的界面等。此外，LS-DYNA程序采用材料失效和侵蝕接觸(ErodingContact)算法，可以成功地分析高速?gòu)椡鑼?duì)靶板的穿甲過(guò)程。關(guān)于第2章建立顯式動(dòng)力分析的模型有限元2009-05-1220:08:08閱讀49評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱建模是整個(gè)分析過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，大約要花費(fèi)全部分析時(shí)間的一半左右。打好建模的基礎(chǔ)對(duì)今后進(jìn)行正確、高效率的動(dòng)力分析而言，可以說(shuō)已經(jīng)成功了一半。因此，請(qǐng)讀者朋友仔細(xì)領(lǐng)會(huì)本章的每一個(gè)操作細(xì)節(jié)的介紹，必將事

10、半功倍。在第1章中已經(jīng)提及，建模之前應(yīng)首先根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)對(duì)分析過(guò)程進(jìn)行總體規(guī)劃，制定分析方案，然后按照預(yù)定方案建模和分析。本章將結(jié)合一個(gè)演示性的例子，系統(tǒng)地介紹ANSYS/LS-DYNA的典型建模過(guò)程。本章包括如下幾個(gè)主題：+顯式動(dòng)力分析建模概述+常用的基本概念+開(kāi)始一個(gè)新的分析+ANSYS建模常用操作與傘令群組+按自底向上的順序建立幾何模型+實(shí)體建模與各種實(shí)體操作+建立有限元模型+定義接觸信息個(gè)一個(gè)演示性的例子建立分析模型21顯式動(dòng)力分析建模概述本章重點(diǎn)介紹在ANSYS/LS-DYNA環(huán)境中，利用ANSYS的前處理器PREP7進(jìn)行LS-DYNA顯式分析建模的過(guò)程和方法。211建模的一般流程利

11、用ANSYS的前處理器創(chuàng)建LS-DYNA的分析模型時(shí)，可以采用直接法或間接法。直接法即通過(guò)逐個(gè)定義節(jié)點(diǎn)和單元的方式建立有限元模型，僅適用于單元數(shù)日較少的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。間接法是首先建立由各種幾何圖形元素組成的實(shí)體模型，再對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分以形成有限單元模型，間接法適用于各種大型結(jié)構(gòu)或幾何外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。由于直接法構(gòu)建復(fù)雜的有限元模型費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此本章將主要討論實(shí)體建模的方法，其創(chuàng)建模型的過(guò)程包括如下的一些基本環(huán)節(jié)。規(guī)劃分析方案根據(jù)工程問(wèn)題的特點(diǎn)，確定分析的目標(biāo)、分析的規(guī)模、精度和總體方案。分析環(huán)境設(shè)置進(jìn)入ANSYS/LS-DYNA仿真環(huán)境之后，為新的分析指定工作名稱、圖形顯示標(biāo)題和單位制：根據(jù)分析的總

12、體規(guī)劃，定義分析中將用到的顯式分析單元類型和材料模型。建立幾何模型建立幾何模型就是建立一個(gè)與實(shí)際結(jié)構(gòu)外形大致相同(相同程度視訓(xùn)算精度要求，按照結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化原則而定)的幾何圖形元素的組合體。所有問(wèn)題的幾何模型都是由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體等各種圖形元素(簡(jiǎn)稱圖元)所構(gòu)成的，圖元層次由高到低依次為體、面積、線及關(guān)鍵點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)自底向上(Bottom-upMethod)或者自頂向下(Top-downMethod)兩種途徑來(lái)建立幾何模型：白底向上的建模方式：首先定義關(guān)鍵點(diǎn)，再由這些點(diǎn)連成線，由線組成面，由面圍合形成體積，即由低級(jí)圖元向高級(jí)圖元的建模順序。自頂向下的建模方式：直接建立較高層次的圖元對(duì)象，其對(duì)應(yīng)的較

13、低層的圖元對(duì)象隨之自動(dòng)產(chǎn)生。這種方式建模將用到布爾運(yùn)算，即各種類型對(duì)象的相互加、減、組合等操作。劃分網(wǎng)格對(duì)建立的幾何實(shí)體模型進(jìn)行有限單元?jiǎng)澐忠话惆ㄈ缦乱恍┎襟E：定義要?jiǎng)澐值膯卧獙傩?單元類型、實(shí)常數(shù)、材料屬性)。設(shè)定網(wǎng)格尺寸控制。執(zhí)行網(wǎng)格的劃分，形成分析的有限單元模型。定義接觸信息選擇能夠表達(dá)實(shí)際物理模型的接觸類型，定義相關(guān)的接觸信息和接觸參數(shù)。施加邊界條件及載荷施加各種邊界條件和顯式分析的載荷，為后面的求解做好準(zhǔn)備，具體操作方法在下一章講解。212建模的基本原則建立分析模型是ANSYS/LS-DYNA顯式動(dòng)力分析的重要環(huán)節(jié)，也是整個(gè)分析中花費(fèi)時(shí)間最多的一項(xiàng)工作，為了能夠經(jīng)濟(jì)、高效、正確地建

14、立分析模型，在模型創(chuàng)建過(guò)程中一般應(yīng)遵循下面的幾條基本準(zhǔn)則：+建立的分析模型必須能夠客觀地反映真實(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要特征，否則將無(wú)法保證數(shù)值仿真的可信度。在開(kāi)始建模前，應(yīng)對(duì)整個(gè)問(wèn)題的分析過(guò)程進(jìn)行必要的規(guī)劃。+在模型中變形結(jié)果不重要的任何部分使用剛體，剛體可以節(jié)省大量的CPU時(shí)間，但不要用很高的不切實(shí)際的值來(lái)定義剛性體的彈性模量。+對(duì)材料或單元的性能要使用能符合實(shí)際的值，對(duì)于殼單元不要使用不切實(shí)際的厚度值。對(duì)于材料特性、長(zhǎng)度和時(shí)間等應(yīng)使用白協(xié)調(diào)單位系統(tǒng)。+盡可能不用三角形/四面體/棱柱形的退化實(shí)體單元，這些形狀在彎曲時(shí)經(jīng)常很僵硬，為了得到滿意的分析結(jié)果，應(yīng)盡量使用立方體的磚塊單元。+無(wú)論何時(shí)都要盡可能

15、地避免小單元，因?yàn)樗鼈儗O大地降低時(shí)間步長(zhǎng)。如果需要小單元，可使用質(zhì)量縮放來(lái)增加極限時(shí)間步長(zhǎng)。關(guān)于質(zhì)量縮放技術(shù)，請(qǐng)參閱第10章，特第3章載荷、約束與邊界條件有限元2009-05-1220:09:30閱讀202評(píng)論1字號(hào)：大中小訂閱在有限單元模型上定義載荷、施加約束和初始條件、邊界條件，是建模的又一重要環(huán)節(jié)。這些操作中，要特別注意計(jì)算模型與結(jié)構(gòu)實(shí)際情況的一致性，即必須引入正確的符合實(shí)際的有限元?jiǎng)恿Ψ治龆ń鈼l件。本章將在上一章的基礎(chǔ)上，介紹如何在ANSYS/LS-DYNA中施加顯式動(dòng)力分析的載荷條件、邊界條件以及約束的相關(guān)基本概念和操作方法。作為操作示例，本章最后一節(jié)繼續(xù)上一章“一個(gè)演示性的例子”

16、，在建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行加載。本章包括下面的幾個(gè)主題：+顯式分析荷載概述+施加顯式分析的荷載+施加初始條件+施加邊界條件+施加約束條件+一個(gè)演示性的例子(續(xù))加載31顯式分析荷載概述動(dòng)力問(wèn)題荷載的最大特點(diǎn)之一就是隨時(shí)間變化，結(jié)構(gòu)在這些荷載作用下的加速度響應(yīng)不能忽略。LS-DYNA程序可以成功地將各類動(dòng)力荷載施加到結(jié)構(gòu)模型的特定受載部分(節(jié)點(diǎn)組元、剛體部件或單元表面上)，可供選擇的荷載種類包括：施加于節(jié)點(diǎn)組元的荷載類型集中力(FX,FY,FZ)集中力矩(MX,MY,MZ)位移(UX,UY,UZ)轉(zhuǎn)角(ROTX,ROTY,ROTZ)速度(VX,VY,VZ)節(jié)點(diǎn)加速度(AX,AY,AZ)體加速度(ACL

17、X,ACLY,ACLZ)角速度(OMGX,OMGY,OMGZ)溫度(TEMP)施加于剛性體部件的荷載類型力(RBFX,RBFY,RBFZ)力矩(RBMX,RBMY,RBMZ)轉(zhuǎn)角(RBRX,RBRY,RBRZ)速度(RBVX,RBVY,KBVZ)角速度(RBOX,RBOY,RBOZ)施加于單元組元的荷載類型壓力(PRESS)上述各類荷載具有一個(gè)共同的特點(diǎn),即都是隨著時(shí)間變化的。為此,在加載前必須定義時(shí)間和載荷數(shù)組,或者由兩者組成載荷時(shí)間歷程曲線。在ANSYSLS-DYNA中，通過(guò)EDCURVE命令定義包括載荷曲線在內(nèi)的各類數(shù)據(jù)曲線，其一般格式如下：EDCURVE，Option，LCID，Par

18、l，Par2Option可以為ADD（添加）、DELE（刪除）、LIST（列表）、PLOT（繪制）等選項(xiàng)；LCID為操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線編號(hào)；Parl、Par2為預(yù)先定義并賦值的自變量數(shù)組和因變量數(shù)組，如時(shí)間數(shù)組及載荷值數(shù)組。這里要指出的一點(diǎn)是，如果ParI和Par2的長(zhǎng)度不同，都將取較短的一個(gè)長(zhǎng)度。Pari、Par2通過(guò)*。帀以及*SET命令定義，前者用于定義數(shù)組名稱并指定數(shù)組的維數(shù)，后者用于數(shù)組元素的賦值，其一般格式為：*DIM，Par,Type，IMAX，JMAX，KMAX，Vari，Var2，Var3Par為要定義的數(shù)組變量名稱：Type為要定義的數(shù)組變量類型，一般選擇ARRAY選項(xiàng)，用

19、于定義三維以下數(shù)組：IMAX、JMAX、KMAX表示三維數(shù)組的各維數(shù)；由*DIM定義的數(shù)組或變量可用*SET命令來(lái)賦值，其一般格式為：*SET，Par,VALUEPar為需要賦值的數(shù)組元素或變量名稱：VALUE為賦給數(shù)組變量元素的值。實(shí)際上，EDCURVE定義的數(shù)據(jù)曲線不僅可以表示載荷時(shí)間歷程，還可以用于表示其他各種函數(shù)關(guān)系，如應(yīng)力-應(yīng)變曲線、載荷及其效應(yīng)關(guān)系曲線（如力-位移關(guān)系），但其基本格式是完全相同的。我們將在后續(xù)章節(jié)對(duì)相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行介紹。例：定義數(shù)組TIME和FORCE并賦值，并通過(guò)這兩個(gè)數(shù)組定義一條載荷時(shí)程曲線：*DIM,TIME,ARRAY,6,1，1，*DIM,FORCE,ARR

20、AY,6,1，1，*SET,TIME（1，1，1），00*SET,TIME（2，1，1），005*SET,TIME（3,1，1），010*SET,TIME（4,1，1），015*SET,TIME（S,i，1），020*SET,TIME（6,I，”，025*SET,FORCE（1，1，1），00*SET,FORCE（2，1，1），901第4章顯式分析求解有限元2009-05-1220:10:50閱讀73評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱在荷載施加完成之后，即可調(diào)用LS-DYNA計(jì)算程序進(jìn)行求解。本章將系統(tǒng)地介紹LS-DYNA的求解過(guò)程及其控制的相關(guān)問(wèn)題，然后對(duì)前面幾章建立的模型進(jìn)行求解。本章包括下面的幾個(gè)主

21、題：+分析的基本參數(shù)設(shè)定+求解過(guò)程與監(jiān)控+一個(gè)演示性的例子（續(xù)）41分析的基本參數(shù)設(shè)定在建模和加載完成之后，正式開(kāi)始求解之前，首先要對(duì)求解和結(jié)果輸出過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)和選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)定。下面將具體介紹這些參數(shù)和選項(xiàng)。411設(shè)定LS-DYNA的計(jì)算終止時(shí)間LS-DYNA的計(jì)算過(guò)程終止點(diǎn)的設(shè)定有以下三種方式：TIME命令一般情況下，用TIME命令定義顯式動(dòng)力分析的結(jié)束時(shí)間，時(shí)間步累計(jì)達(dá)到這一時(shí)間計(jì)算將會(huì)終止，例如：TIME，05表示求解過(guò)程于05秒結(jié)束。GUI操作中，選擇菜單MainMenuSolutionTimeControlsSolutionTime,在如圖4-1所示的對(duì)話框中輸入分析終止時(shí)間。ED

22、CPU命令通過(guò)EDCPU命令可以限制CPU時(shí)間，在計(jì)算的時(shí)間步累積達(dá)到限制時(shí)間時(shí)，程序?qū)⒔K止計(jì)算，例如：設(shè)置CPU時(shí)間為1.5秒：EDCPU，1.5GUI操作中，選擇菜單項(xiàng)MainMenuSolutionTimeControlsAnalysisOptionsCPULimit,在彈出的如圖4-2所示對(duì)話框中指定CPU時(shí)間。設(shè)置計(jì)算終止判據(jù)還可以通過(guò)設(shè)置計(jì)算終止判據(jù)來(lái)定義計(jì)算終止時(shí)間。終止判據(jù)可以是指定的節(jié)點(diǎn)或剛性體位移到達(dá)某一特定位置，或指定點(diǎn)與其他表面發(fā)生接觸等，可以通過(guò)EDTERM命令設(shè)置多條判據(jù)。其一般格式為：EDTERM，Option，Lab，NUM，STOP，MAXC，MINCOpti

23、on域可為ADD（定義）、DELE（刪除）、LIST（列表）。Lab域可為：NODE（節(jié)點(diǎn)）或者PART（剛性體部件）。NUM域可為節(jié)點(diǎn)號(hào)（如果Lab域-NODE）或PARTID（如果Lab域=PART）。STOP域?yàn)橛?jì)算終止標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，可以為1（總體x方向）、2（總體y方向）、3（總體z方向）、4（如果Lab域-NODE，則指定點(diǎn)與其他表面發(fā)生接觸就停止；如Lab域=PART，則剛性體位移到達(dá)某一特定位置就停止）。MAXC，MINC域表示選定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、選定的剛性體部件位移的最大以及最小值，其默認(rèn)值分別為1.0e21。在GUI界面中，選擇下列菜單項(xiàng)來(lái)設(shè)置計(jì)算終止判據(jù)：MainMenuSoluti

24、onAnalysisOptionsCriteriatOStop1.2顯式分析參數(shù)控制選項(xiàng)在開(kāi)始顯式分析之前，需要對(duì)分析過(guò)程的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。內(nèi)外存空間設(shè)置在GUI中，選擇下列路徑設(shè)置分析的內(nèi)外存儲(chǔ)空間：MainMenuSolutionAnalysisOptionsRestatOption在彈出的下列對(duì)話框中，選擇NewAlalysis,然后設(shè)置分析所需的內(nèi)存空間（以字節(jié)為單位），以及二進(jìn)制結(jié)果文件的大小選項(xiàng)（默認(rèn)為7,即7256MB-1835008字節(jié)），如圖4-3所示。讀者也可以通過(guò)相應(yīng)的命令EDSTART來(lái)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，關(guān)于EDSTART命令的一般形式，將在后面一節(jié)中進(jìn)行介紹。體積粘性參

25、數(shù)在GUI中，通過(guò)下列路徑設(shè)置總體分析的體積粘性系數(shù)，一般取默認(rèn)值即可，如圖4-4所示。第5章ANSYS后處理有限元2009-05-1220:12:20閱讀154評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱本章將介紹在ANSYS/LS-DYNA的分析環(huán)境中，利用ANSYS的后處理器POSTI和POST26進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的可視化后處理的操作方法，同時(shí)結(jié)合結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)介紹報(bào)告生成器的使用方法。最后繼續(xù)對(duì)前面幾章演示性例子計(jì)算結(jié)果的后處理部分進(jìn)行講解。本章包括下面的幾個(gè)主題：+顯式分析后處理概述+通用后處理器POSTl的使用+時(shí)間歷程后處理器POST26的使用+報(bào)告生成器ReportGenerator的使用令一個(gè)演示性

26、的例子（續(xù)）后處理1顯式分析后處理概述在一個(gè)顯式求解完成之后，所有計(jì)算結(jié)果信息都被寫(xiě)入各種輸出文件中，但如何分析和評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果的合理性和正確性?這就涉及到對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的后處理以及分析。后處理程序提供各種物理場(chǎng)的數(shù)據(jù)提取以及等值線、云圖顯示、動(dòng)畫(huà)演示等功能，可直觀形象地顯示分析的結(jié)果，為工程和研究人員分析和判斷計(jì)算結(jié)果提供便利。在ANSYS/LS-DYNA中,可以利用ANSYS的后處理器POSTl和POST26以及LSTC的后處理程序LS-POST對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行可視化后處理。用POSTl可以觀察整個(gè)結(jié)構(gòu)模型在特定時(shí)刻的結(jié)果或動(dòng)畫(huà)結(jié)果。用POST26可以觀看一段時(shí)間內(nèi)指定組元（Component）

27、在多個(gè)時(shí)間步的結(jié)果。LS-POST則可以觀察整個(gè)結(jié)構(gòu)在一段時(shí)間內(nèi)的分析結(jié)果。一般地，Jobname.RST文件適用于通用后處理器POSTl，Jobname.HIS文件則適用于時(shí)間歷程后處理器POST26。LS-DYNA格式的結(jié)果文件則通過(guò)LS-POST后處理器進(jìn)行處理。各種后處理器中能夠使用的數(shù)據(jù)取決于由EDRST和EDHTIME命令所指定的Jobname.RST和Jobname.HIS文件中的輸出步數(shù)。關(guān)于結(jié)果的輸出控制，詳見(jiàn)前一章的求解和輸出參數(shù)設(shè)置部分。結(jié)合各種后處理程序直觀的圖形以及動(dòng)畫(huà)顯示，用戶可以將更多時(shí)間與精力投入到有意義的結(jié)果分析工作中去。ANSYS/LS-DYNA用戶還可以通

28、過(guò)ANSYS計(jì)算報(bào)告生成器（ReportGenerator）,將結(jié)果分析和后處理過(guò)程中獲得的信息包括圖片、動(dòng)畫(huà)、表格等輸出信息整理組成HTML格式的報(bào)告文件。5.2通用后處理器POSTl的使用求解結(jié)束后，通過(guò)以下命令進(jìn)入后處理器POSTl：FINISH$/POSTl在GUI環(huán)境中，可直接選擇菜單MainMenuGeneralPostproc進(jìn)入POSTl。這里再次強(qiáng)調(diào)，通過(guò)命令流（批處理）方式進(jìn)行操作時(shí)，一定要養(yǎng)成好的習(xí)慣，即：在前處理器、求解器、后處理器之間進(jìn)行切換時(shí)，首先通過(guò)FINISH命令離開(kāi)當(dāng)前所處的程序位置回到起始層但eginLevel），然后再通過(guò)相關(guān)命令進(jìn)入處理器層相應(yīng)的程序中。

29、通用后處理器POSTl可以用米處理ANSYS/LS-DYNA的計(jì)算結(jié)果文件Jobname.RST。進(jìn)入POSTl之后，可以利用該程序的各種功能（菜單操作或命令操作均可）顯示結(jié)構(gòu)變形形狀，各種場(chǎng)（比如應(yīng)力、應(yīng)變等）的等值線圖、矢量圖，可以選擇動(dòng)畫(huà)顯示，還可以提取各種結(jié)果的數(shù)據(jù)表格。在POSTl中進(jìn)行結(jié)果的顯示時(shí)，將除去那些已經(jīng)失效的單元，即那些在計(jì)算過(guò)程中超過(guò)了指定失效準(zhǔn)則的單元。因?yàn)長(zhǎng)S-DYNA求解中，失效單元會(huì)自動(dòng)消失。在一般情況下，由于模型中一定數(shù)量的單元在同一時(shí)間步失效，網(wǎng)格連接將出現(xiàn)丟失現(xiàn)象。POSTl的具體操作比較簡(jiǎn)單，讀者可通過(guò)本章最后一節(jié)演示性例題以及后續(xù)各章的工程實(shí)例的操作步

30、驟自行領(lǐng)會(huì)。5.3時(shí)間歷程后處理器POST26的使用時(shí)間歷程后處理器POST26可用于分析模型中某些計(jì)算結(jié)果與時(shí)間、頻率等的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)它還有一些實(shí)用的分析功能（如對(duì)曲線的微分等操作）。本節(jié)將介紹時(shí)間歷程后處理器POST26的一般使用方法。5.3.1時(shí)間歷程變量觀察器在使用POST26之前，首先要進(jìn)入該處理器，可在命令輸入窗口鍵入：FINISH$/POST26或者在GUI環(huán)境中選取菜單路徑MainMenuTimeHistPostpro。進(jìn)入POST26之后，出現(xiàn)時(shí)間歷程變量觀察器程序界面，如圖51所示。第6章LS-DYNA關(guān)鍵字文件有限元2009-05-1220:13:05閱讀367評(píng)論1字

31、號(hào)：大中小訂閱本章介紹LS-DYNA計(jì)算程序的數(shù)據(jù)輸入文件一一關(guān)鍵字文件（前面介紹的ANSYS/LS-DYNA程序輸出的k文件就是一種關(guān)鍵字文件）的一般格式及其組織結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，無(wú)論采用何種前處理程序建模，在遞交LS-DYNA程序進(jìn)行水解時(shí)，都是形成一個(gè)格式統(tǒng)一的關(guān)鍵字文件。由此可見(jiàn)，學(xué)會(huì)關(guān)鍵字丈件才算真正意義上學(xué)通了LS-DYNA程序。從這個(gè)意義上講，本章的內(nèi)容就顯得非常重要。本章包括下面的幾個(gè)主題：+LS-DYNA關(guān)鍵字文件概述+模型信息關(guān)鍵字+初始條件、約束與負(fù)載關(guān)鍵字+其他常見(jiàn)關(guān)鍵字+關(guān)鍵字文件的編輯與修改+關(guān)鍵宇文件的例子61關(guān)鍵字文件概述6.1.1什么是LS-DYNA關(guān)鍵字文件前面

32、介紹ANSYS/LS-DYNA的求解過(guò)程時(shí)，曾經(jīng)提到過(guò)執(zhí)行SOLVE命令的過(guò)程中，將自動(dòng)形成一個(gè)模型數(shù)據(jù)文件k文件，這一文件被稱為關(guān)鍵字文件，它是LS-DYNA計(jì)算程序的輸入數(shù)據(jù)文件。該文件是一個(gè)ASCII格式的文本文件，其中包含所要分析問(wèn)題的全部信息，如節(jié)點(diǎn)、單元信息、材料與狀態(tài)方程信息以及接觸、初、邊值條件和載荷信息等。這些信息都是以LS-DYNA的關(guān)鍵字命令(KiiYWORD)的格式表達(dá)的。掌握一些常用的LS-DYNA關(guān)鍵字，有助于用戶更加高效地使用-LS-DYNA求解程序的強(qiáng)大功能。ANSYS/LS-DYNA用戶可以通過(guò)修改用EDWRITE命令形成的關(guān)鍵字文件，對(duì)模型進(jìn)行局部的修正而避

33、免大量的改動(dòng)或者重新建模然后再遞交LS-DYNA求解器進(jìn)行分析。關(guān)鍵字的修改也可用來(lái)實(shí)現(xiàn)在ANSYS或其他的前處理器中不支持的LS-DYNA程序的分析功能。實(shí)際上，除ANSYS之外，支持LS-DYNA求解程序的前處理軟件還有很多，比如FEMB、HYPERMESH、PATRAN等。雖然各種前處理程序的建模操作方法各不相同，但是在建模完成后，都將輸出一個(gè)格式統(tǒng)一的關(guān)鍵字文件以遞交LS-DYNA求解器開(kāi)始顯式動(dòng)力分析。也就是說(shuō)，無(wú)論以何種途徑建模和分析，最終都是在分析之前形成一個(gè)計(jì)算程序的輸入信息文件，即關(guān)鍵字文件。因此可以說(shuō)，學(xué)通LS-DYNA的關(guān)鍵字文件，就可以在使用LS-DYNA的過(guò)程中一通百

34、通，左右逢源。1.2關(guān)鍵字文件的一般格式與組織關(guān)系無(wú)論采用何種前處理程序，其輸出給LS-DYNA計(jì)算程序的關(guān)鍵字文件都具有完全相同的格式以及組織關(guān)系，關(guān)鍵字文件的般格式為：+以一系列關(guān)鍵字段組織在一起，關(guān)鍵字段必須正確無(wú)誤，并都以“*號(hào)開(kāi)始。+同一個(gè)關(guān)鍵字可包含多個(gè)數(shù)據(jù)行。+每個(gè)數(shù)據(jù)行中數(shù)據(jù)的輸入可采用標(biāo)準(zhǔn)格式，也可采用自由格式，即輸入的參數(shù)之間以逗號(hào)隔開(kāi)。+在關(guān)鍵字文件中的任意位置，可插入以“$”號(hào)開(kāi)始的注釋行。+所有的關(guān)鍵字文件總是以*KEYWORD關(guān)鍵字開(kāi)始，以*END關(guān)鍵字結(jié)束。在關(guān)鍵字文件中，不同關(guān)鍵字段信息的一般組織關(guān)系如圖6。1所示。*NODENIDXYZ*ELEMENTSOLI

35、DElDPIDN1N2N3N4N5N6N7N8*PARTPIDSECIDMIDEOSIDHGID.，.*SECTIONSOLIDSECIDELFORMAET*MATELASTICMIDROEPRDADBK*EOSEOSID*HOURGLASSHGID，.圖611。SDNA關(guān)鍵字的組織關(guān)系圖6-1形象地表示各種關(guān)鍵字信息的組織關(guān)系以及有關(guān)公用變量(圖中粗斜體字，包括節(jié)點(diǎn)號(hào)、單元號(hào)、部件號(hào)、材料號(hào)、狀態(tài)方程號(hào)）之間的引用關(guān)系，對(duì)LS-DYNA關(guān)鍵字文件的組織結(jié)構(gòu)作了很直觀的詮釋。LS-DYNA關(guān)鍵字雖然很多，但并不是所有關(guān)鍵字都經(jīng)常使用，對(duì)于一些在特殊動(dòng)態(tài)問(wèn)題中使用的關(guān)鍵字，本書(shū)將結(jié)合工程實(shí)例在后

36、面的相關(guān)章節(jié)中陸續(xù)進(jìn)行介紹，讀者可以結(jié)合具體的應(yīng)用問(wèn)題學(xué)習(xí)感興趣的內(nèi)容。此外，為便于學(xué)習(xí)，本書(shū)的附錄中給出了ANSYS的顯式分析系列命令（ED命令族）和常見(jiàn)LS-DYNA關(guān)鍵字之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本章的目的在于幫助讀者快速熟悉關(guān)鍵字文件，下面將分類介紹在分析中常見(jiàn)的LS-DYNA命令關(guān)鍵字。62模型信息關(guān)鍵字在所有的關(guān)鍵字中間，最為常用的是與結(jié)構(gòu)模型信息相關(guān)的關(guān)鍵字，包括定義有限元模型的節(jié)點(diǎn)、單元、PART信息的關(guān)鍵字段，定義模型材料及狀態(tài)方程信息的關(guān)鍵字段，定義結(jié)構(gòu)邊界條件和接觸信息的關(guān)鍵字段。關(guān)鍵字段用來(lái)向LS-DYNA求解程序提供有限元分析模型的量基本的信息。下面對(duì)這些關(guān)鍵字段進(jìn)行分類介紹。

37、第7章LS-PREPOST后處理有限元2009-05-1220:13:58閱讀654評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱LS-PREPOST是LSTC專門(mén)為L(zhǎng)S-DYNA求解器開(kāi)發(fā)的后處理程序。用戶可以利用這個(gè)后處理器處理一些LS-DYNA格式的計(jì)算輸出丈件。本章將對(duì)LS-PREPOST后處理器的界面操作及其基本分析方法進(jìn)行介紹。本章包括下面的幾個(gè)主題：+LS-PREPOST概述與基本工作環(huán)境+下拉菜單的功能+圖形繪制區(qū)域+常用的顯示控制按鈕+動(dòng)畫(huà)播放控制臺(tái)+主菜單的常用操作7.1LS-PERPOST概述與基本工作環(huán)境7.1.1LS-PREPOST概述1999年，LSTC專門(mén)為有限元?jiǎng)恿Ψ抡媲蠼馄鱈S-DY

38、NA開(kāi)發(fā)了后處理軟件LS-POST，它能夠提供快速的后處理功能，如計(jì)算結(jié)果的圖形、動(dòng)畫(huà)顯示與輸出、結(jié)果數(shù)據(jù)的圖示與分析、歷史變量的提取以及數(shù)據(jù)分析等。在LS-POST的基礎(chǔ)之上，LSTC于2003年發(fā)布了LS-PREPOSTI.0,因?yàn)閾碛写罅康那疤幚砉δ?，LS-PREPOST成為L(zhǎng)S-DYNA專用的配套前后處理軟件。LSTC公司目前最新的前后處理程序的基本功能有：+讀入和寫(xiě)出LS-DYNA關(guān)鍵字，創(chuàng)造部分LS-DYNA的模型數(shù)據(jù)。+各種快速顯示功能，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等，幫助用戶診斷有限元模型。+讀入二進(jìn)制計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)文件d3plot，圖形顯示各種計(jì)算結(jié)果。+動(dòng)態(tài)顯示變形、應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D等。+

39、對(duì)模型進(jìn)行切片顯示。+提取各種歷史變量，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析操作，如微積分、快速傅氏變換等。+引入ascii結(jié)果文件或其他數(shù)據(jù)文件并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。+部分簡(jiǎn)單的前處理操作，如編輯關(guān)鍵字，氣囊折疊與假人位置調(diào)整等。在ANSYSLS-DYNA界面中，通過(guò)選擇MainMenuSolutionOutputControlsOutputFileTypes菜單，如圖7-1所示的對(duì)話框中設(shè)置輸出用于LS-PREPOST后處理操作的結(jié)果文件類型（選擇LS-DYNA或BOTH），或者通過(guò)如下命令：EDOPT,ADD,LSDYNAEDOPTADD,BOTH通過(guò)上述設(shè)置，求解程序在計(jì)算過(guò)程中可輸出各種LS-DYNA格式的后處理

40、文件，如D3plot文件（二進(jìn)制文件）及各種ascii文件等，這些格式的文件即可被LSPREPOST程序讀入并進(jìn)行各種后處理操作。7.1.2LS-PREPOST程序界面說(shuō)明LS-PREPOST前后處理程序的主窗口界面如圖7-2所示。按照使用功能可將上述程序界面劃分為主菜單、下拉菜單、圖形繪制區(qū)、圖形顯示控制按鈕區(qū)、命令輸入?yún)^(qū)、動(dòng)畫(huà)播放控制臺(tái)等幾個(gè)區(qū)域，以下逐個(gè)進(jìn)行介紹。第8章LSDYNA常用算法及特殊分析選項(xiàng)有限元2009-05-1220:14:57閱讀103評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱本章將集中介紹LS-DYNA的顯式積分算法、動(dòng)態(tài)接觸算法、沙漏控制、質(zhì)量縮放、混合時(shí)間積分求解技術(shù)及處理流固耦合或

41、大變形問(wèn)題的高級(jí)算法等。目的幫助讀者對(duì)顯式動(dòng)力分析有一個(gè)較為深入的了解。本章包括下面的幾個(gè)主題：+三維SOLID單元的基本顯式算法+LS-DYNA的動(dòng)態(tài)接觸算法簡(jiǎn)介+特殊求解控制技術(shù)+ALE和Euler方法簡(jiǎn)介+自適應(yīng)網(wǎng)格劃分及SPH算法簡(jiǎn)介81三維SOLID單元的基本顯式算法本節(jié)以三維8-Node實(shí)體單元為例，對(duì)LS-DYNA的顯式積分算法進(jìn)行介紹。從動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本提法（基本方程和控制條件）入手，介紹連續(xù)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程的空間有限單元離散、顯式時(shí)間積分的概念及時(shí)步控制等問(wèn)題。各種LS-DYNA顯式單元特性及LS-DYNA的材料模型等問(wèn)題將在后面幾章進(jìn)行介紹。考慮到部分讀者不習(xí)慣啞標(biāo)求和約定和

42、張量表示法，因此本節(jié)在敘述有關(guān)方程時(shí)采用求和符號(hào)表達(dá)式，這對(duì)不熟悉張量代數(shù)的讀者將不會(huì)產(chǎn)生閱讀和理解上的障礙。811基本方程和控制條件在理論力學(xué)中研究質(zhì)點(diǎn)系的運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用的是跟蹤質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的Lagrangian增量法。LS-DYNA的主要算法即采用這一描述方法，對(duì)初始時(shí)刻位于空間點(diǎn)（al,a2,a3）的物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤，其運(yùn)動(dòng)的軌跡方程為：滿足下列各邊界條件：位移邊界條件：ui=ui（在位移邊界ab1上）當(dāng)xi+=xi-時(shí)發(fā)生接觸，沿著內(nèi)部的接觸邊界ab3。此外，還需要滿足質(zhì)量與能量的守恒條件，此處不再贅述812有限元空間離散運(yùn)動(dòng)微分方程弱解的積分形式（最小勢(shì)能原理）為：式中，6u為

43、滿足位移邊界條件的虛位移場(chǎng)，農(nóng)為相應(yīng)于6u的虛應(yīng)變場(chǎng)。設(shè)整個(gè)結(jié)構(gòu)離散化為一系列有限單元，則結(jié)構(gòu)總勢(shì)能的變分可以近似地表示為各單元的勢(shì)能變分之和，由此和式即可得到動(dòng)力問(wèn)題有限元基本方程，下面以三維8Node實(shí)體單元為例說(shuō)明結(jié)構(gòu)空間有限元離散的方法。在各單元內(nèi)部，任意點(diǎn)的坐標(biāo)可通過(guò)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值插值得到，即：其中的插值函數(shù)（形函數(shù)）為：其中的插值函數(shù)（形函數(shù)）為：第9章LSDYNA的單元特性有限元2009-05-1220:18:20閱讀40評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱本章將集中介紹LS-DYNA顯式分析單元的特性，本章包括下面的幾個(gè)主題:+顯式單元概述令桿件結(jié)構(gòu)單元+2-D及3-D實(shí)體單元+薄殼單元+質(zhì)量、

44、彈簧以及阻尼單元91顯式單元概述LS-DYNA程序提供了豐富的單元庫(kù)，包括體單元、薄殼單元、厚殼單元、梁?jiǎn)卧?、桿單元、慣性與質(zhì)量單元、彈簧阻尼單元等類型。以上這些單元的共同特點(diǎn)是：均是采用線性位移插值函數(shù)的低階單元，缺省算法為縮減積分算法。分析經(jīng)驗(yàn)表明，這些線性位移插值函數(shù)和單點(diǎn)積分算法的顯式動(dòng)態(tài)單元可以很好地用于各種大變形以及材料實(shí)效等高度非線性問(wèn)題的分析。在ANSYSLS-DYNA程序中，共提供如下8種類型的顯式分析單元，包括LS-DYNA的大部分單元類型：+LINKl60：桁架桿單元，僅能承受軸向的荷載。+BEAMI61:梁?jiǎn)卧?，用三個(gè)節(jié)點(diǎn)定義。+PLANEI62：二維實(shí)體單元(平面問(wèn)題

45、或空間軸對(duì)稱單元)。+SHELLI6:薄殼單元或薄膜單元，有多種積分算法。+SOLIDI64：三維實(shí)體單元，可退化為具有重節(jié)點(diǎn)的楔形、錐形、四面體單元。COMBII65:無(wú)質(zhì)量彈簧一阻尼單元，可為線彈簧或旋轉(zhuǎn)彈簧。+MASSI66：集中質(zhì)量單元，由一個(gè)單節(jié)點(diǎn)和質(zhì)量值(質(zhì)量或者轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)定義。+SOLIDI68：10節(jié)點(diǎn)四面體單元，適用于處理不規(guī)則幾何模型的網(wǎng)格劃分。本章重點(diǎn)系統(tǒng)介紹在ANSYS/LS-DYNA中各類單元的定義及選項(xiàng)設(shè)置。在ANSYS前處理器中定義單元類型，其實(shí)質(zhì)是向關(guān)鍵字文件中寫(xiě)入包含相關(guān)信息的關(guān)鍵字段，因此對(duì)于ANSYS前處理不支持的單元算法選項(xiàng)，也可參照前面介紹的LS-DY

46、NA單元關(guān)鍵字格式對(duì)K文件進(jìn)行修改。92桿件結(jié)構(gòu)單元在ANSYS/LS-DYNA中，包含三種桿件單元，即L1NKI60桿單元、BEAMI61梁?jiǎn)卧癓INKI67索單元。三種單元類型對(duì)應(yīng)的LS-DYNA關(guān)鍵字均為*ELEMENTBEAM。3-D桿單元LINKI60(如圖9-1所示)?；咎匦詾椋涸搯卧ㄟ^(guò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)I和J定義，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)K為輔助節(jié)點(diǎn)，僅在定義單元橫截面的方位時(shí)使用。是均勻截面的等值桿單元，單元截面通過(guò)實(shí)參數(shù)定義。只能承受軸向的荷載，可處理各類桁架結(jié)構(gòu)的彈性及塑性分析。由于采用線性的形函數(shù)，因此單元中的應(yīng)力為均勻分布。一般使用的材料模型為彈性、塑性隨動(dòng)強(qiáng)化、雙線性各向同性。其輸出結(jié)果項(xiàng)目中的VX,VY，V乙AX，AY，AZ為節(jié)點(diǎn)的速度和加速度，是以自由度的形式存儲(chǔ)，用于后處理，但其并不是結(jié)構(gòu)實(shí)際的物理自由度。LINKI67線單元(如圖9-2所示)，基本特性為：(1)該單元通過(guò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)I和J定義，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)K為輔助節(jié)點(diǎn)，僅在定義單元橫截面的方位時(shí)使用。(2)該單元僅能承受拉伸作用，