整理ANSYS顯式動態(tài)分析求解步驟

第一章引言ANSYS/LS-DYNA將顯式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序強(qiáng)大的前后處理結(jié)合起來。用LS-DYNA的顯式算法能快速求解瞬時大變形動力學(xué)、大變形和多重非線性準(zhǔn)靜態(tài)問題以及復(fù)雜的接觸碰撞問題。使用本程序，可以用ANSYS建立模型，用LS-DYNA做顯式求解，然后用標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS后處理來觀看結(jié)果。也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之間傳遞幾何信息和結(jié)果信息以執(zhí)行連續(xù)的隱式一顯式/顯式一隱式分析，如墜落實驗、回彈、及其它需要此類分析的應(yīng)用。1.1顯式動態(tài)分析求解步驟概述顯式動態(tài)分析求解過程與ANSYS程序中其他分析過程類似，主要由三個步驟組成：1：建立模型（用PREP7前處理器）2：加載并求解（用SOLUTION處理器）3：查看結(jié)果（用POST1和POST26后處理器）本手冊主要講述了ANSYS/LS-DYNA顯式動態(tài)分析過程的獨特過程和概念。沒有詳細(xì)論述上面的三個步驟。如果熟悉ANSYS程序，已經(jīng)知道怎樣執(zhí)行這些步驟，那么本手冊將提供執(zhí)行顯式動態(tài)分析所需的其他信息。如果從未用過ANSYS，就需通過以下兩本手冊了解基本的分析求解過程：?ANSYSBasicAnalysisGuide?ANSYSModelingandMeshingGuide使用ANSYS/LS-DYNA時，我們建議用戶使用程序提供的缺省設(shè)置。多數(shù)情況下，這些設(shè)置適合于所要求解的問題。1.2顯式動態(tài)分析采用的命令在顯式動態(tài)分析中，可以使用與其它ANSYS分析相同的命令來建立模型、執(zhí)行求解。同樣，也可以采用ANSYS圖形用戶界面（GUI）中類似的選項來建模和求解。然而，在顯式動態(tài)分析中有一些獨特的命令，如下：EDADAPT:激活自適應(yīng)網(wǎng)格

EDASMP:創(chuàng)建部件集合EDBOUND:定義一個滑移或循環(huán)對稱界面EDBVIS:指定體積粘性系數(shù)EDBX:創(chuàng)建接觸定義中使用的箱形體EDCADAPT:指定自適應(yīng)網(wǎng)格控制EDCGEN:指定接觸參數(shù)EDCLIST:列出接觸實體定義EDCMORE:為給定的接觸指定附加接觸參數(shù)EDCNSTR:定義各種約束EDCONTACT:指定接觸面控制EDCPU:指定CPU時間限制EDCRB:合并兩個剛體EDCSC:定義是否使用子循環(huán)EDCTS:定義質(zhì)量縮放因子EDCURVE:定義數(shù)據(jù)曲線EDDAMP:定義系統(tǒng)阻尼EDDC:刪除或殺死/重激活接觸實體定義EDDRELAX:進(jìn)行有預(yù)載荷幾何模型的初始化或顯式分析的動力松弛EDDUMP:指定重啟動文件的輸出頻率（d3dump）EDENERGY:定義能耗控制EDFPLOT:指定載荷標(biāo)記繪圖

EDHGLS:定義沙漏系數(shù)EDHIST:定義時間歷程輸出EDHTIME:定義時間歷程輸出間隔EDINT:定義輸出積分點的數(shù)目EDIS:定義完全重啟動分析的應(yīng)力初始化EDIPART:定義剛體慣性EDLCS:定義局部坐標(biāo)系EDLOAD:定義載荷EDMP:定義材料特性EDNB:定義無反射邊界EDNDTSD:清除噪聲數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)的圖形化表示EDNROT:應(yīng)用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)節(jié)點約束EDOPT:定義輸出類型，ANSYS或LS-DYNAEDOUT:定義LS-DYNAASCII輸出文件EDPART:創(chuàng)建，更新，列出部件EDPC:選擇、顯示接觸實體EDPL:繪制時間載荷曲線EDPVEL:在部件或部件集合上施加初始速度EDRC:指定剛體/變形體轉(zhuǎn)換開關(guān)控制EDRD:剛體和變形體之間的相互轉(zhuǎn)換EDREAD:把LS-DYNA的ASCII輸出文件讀入到POST26的變量中

EDRI:為變形體轉(zhuǎn)換成剛體時產(chǎn)生的剛體定義慣性特性EDRST:定義輸出RST文件的時間間隔EDSHELL:定義殼單元的計算控制EDSOLV:把“顯式動態(tài)分析”作為下一個狀態(tài)主題EDSP:定義接觸實體的小穿透檢查EDSTART:定義分析狀態(tài)（新分析或是重啟動分析）EDTERM:定義中斷標(biāo)準(zhǔn)EDTP:按照時間步長大小繪制單元EDVEL:給節(jié)點或節(jié)點組元施加初始速度EDWELD:定義無質(zhì)量焊點或一般焊點EDWRITE:將顯式動態(tài)輸入寫成LS-DYNA輸入文件PARTSEL:選擇部件集合RIMPORT:把一個顯式分析得到的初始應(yīng)力輸入到ANSYSREXPORT:把一個隱式分析得到的位移輸出到ANSYS/LS-DYNAUPGEOM:相加以前分析得到的位移，更新幾何模型為變形構(gòu)型關(guān)于ANSYS命令按字母順序排列的詳細(xì)資料（包括每條命令的特定路徑），請參閱《ANSYSCommandsReference》。1.3本手冊使用指南本手冊包含過程和參考信息，可從前到后選擇性閱讀。然而，選擇與規(guī)劃和進(jìn)行顯式動態(tài)分析求解過程相對應(yīng)的順序閱讀更有幫助。在建模之前，必須確定最能代表物理系統(tǒng)的單元類型和材料模型，下面幾章將為你提供相關(guān)的一些基礎(chǔ)知識：

第二章，單元第七章，材料模型選擇了合適的單元類型和材料模型后，就可以建模了。建模的典型方面如下所示:第三章，建模第六章，接觸表面第八章，剛體第四章，加載與求解和后處理有關(guān)的特征如下：第五章，求解特性第十二章，后處理有些高級功能在一個分析中可能涉及不到，但在某些情況下可能用到，如下所示:第九章，沙漏第十章，質(zhì)量縮放第十一章，子循環(huán)第十三章，重啟動第十四章，顯-隱式連續(xù)求解第十五章，隱-顯式連續(xù)求解最后，附錄中還包含了有關(guān)下列主題的有關(guān)信息:附錄A,隱、顯式方法的比較附錄B,材料模型樣例附錄C，ANSYS/LS-DYNA和LS-DYNA命令變換

1.4何處能找到顯式動態(tài)例題TheExplicitDynamicsTutorial描述了一個典型的顯式動態(tài)分析例題。1.5其它信息對于顯式動態(tài)分析的詳細(xì)資料，請參閱《ANSYSStrueturalAnalysisGuide》中的第十四章。對于顯式動態(tài)分析單元的詳細(xì)資料，請參閱《ANSYSElementReference》；至于詳細(xì)的理論信息，請參閱LivermoreSoftwareTechnologyCorporation的《LS-DYNATheoreticalManual》。第二章單元在顯式動態(tài)分析中可以使用下列單元：LINK160桿BEAM161梁?PLANE162平面SHELL163殼?S0LID164實體?C0MBI165彈簧阻尼?MASS166質(zhì)量?LINK167僅拉伸桿本章將概括介紹各種單元特性，并列出各種單元能夠使用的材料類型。除了PLANE162之外，以上講述的顯式動態(tài)單元都是三維的，缺省時為縮減積分（注意:對于質(zhì)量單元或桿單元縮減積分不是缺省值）縮減積分意味著單元計算過程中積分點數(shù)比精確積分所要求的積分點數(shù)少。因此，實體單元和殼體單元的缺省算法采用單點積分。當(dāng)然，這兩種單元也可以采用全積分算法。詳細(xì)信息參見第九章沙漏也可參見《LS-DYNATheoreticalManual》。

這些單元采用線性位移函數(shù)；不能使用二次位移函數(shù)的高階單元。因此，顯式動態(tài)單元中不能使用附加形狀函數(shù)，中節(jié)點或P-單元。線位移函數(shù)和單積分點的顯式動態(tài)單元能很好地用于大變形和材料失效等非線性問題。值得注意的是，顯單元不直接和材料性能相聯(lián)系。例如，S0LID164單元可支持20多種材料模型，其中包括彈性，塑性，橡膠，泡沫模型等。如果沒有特別指出的話（參見第六章，接觸表面），所有單元所需的最少材料參數(shù)為密度，泊松比，彈性模量。參看第七章材料模型，可以得到顯式動態(tài)分析中所用材料特性的詳細(xì)資料。也可參看《ANSYSElementReference》，它對每種單元作了詳細(xì)的描述，包括單元的輸入輸出特性。2.1實體單元和殼單元SOLID164SOLID164單元是一種8節(jié)點實體單元。缺省時，它應(yīng)用縮減（單點）積分和粘性沙漏控制以得到較快的單元算法。單點積分的優(yōu)點是省時，并且適用于大變形的情況下。當(dāng)然，也可以用多點積分實體單元算法（KEY0PT（l）=2）；關(guān)于SOLID164的詳細(xì)描述,請參見《ANSYSElementReference》和《LS-DYNATheoreticalManual》中的§3.3節(jié)。如果擔(dān)心沙漏現(xiàn)象，比如泡沫材料，可采用多點積分算法，因為它無需沙漏控制；計算結(jié)果要好一些。但要多花大約4倍的CPU時間。楔形、錐型和四面體單元是六面體單元的退化產(chǎn)物（例如，一些節(jié)點是重復(fù)的）。這些形狀在彎曲時經(jīng)常很僵硬，有些情況下還有可能產(chǎn)生問題。因此，應(yīng)盡量避免使用這些退化形狀的單元。對于實體單元可采用下列材料模型：?各向同性彈性?正交各向異性彈性?各向異性彈性?雙線性隨動強(qiáng)化?塑性隨動強(qiáng)化?粘彈性

?Blatz-ko橡膠?雙線性各向同性?幕律塑性?應(yīng)變率相關(guān)塑性?復(fù)合材料破壞?混凝土破壞?地表材料?分段線性塑性?Honeycomb蜂窩材料?Mooney-Rivlin橡膠?Barlat各向異性塑性?彈塑性流體動力?閉合多孔泡沫?低密度泡沫?粘性泡沫?可壓縮泡沫?應(yīng)變率相關(guān)幕律塑性?Johnson-Cook塑性?空材料?Zerilli-Armstrong?Bamman

?Steinberg?彈性流體SHELL163SHELL163單元有12中不同的算法。用KEYOPT(1)來定義所選的算法。和實體單元一樣，積分點的個數(shù)直接影響著CPU時間。因此，對于一般的分析而言，建議使用缺省積分點個數(shù)。以下將概述SHELL163單元的不同算法：2.1.3通用殼單元算法?Belytschko-Tsay(KEY0PT(1)=0或2)—缺省—速度快，建議在多數(shù)分析中使用—使用單點積分—單元過度翹曲時不要使用?Belytschko-Wong-Chiang(KEY0PT(1)=10)—比BelytschKo-Tsay慢25%—使用單點積分—對翹曲情況一把可得到正確結(jié)果?Belytschko-Leviathan(KEY0PT(1)=8)—比BelytschKo-Tsay慢40%—使用單點積分—自動含有物理上的沙漏控制它可以將節(jié)點偏離單元的中-Hughes-Liu(KEY0PT(1)=1,6,7,11)有4種不同的算法,面。它可以將節(jié)點偏離單元的中KEY0PT(1)=1一般型Hughes-Liu，使用單點積分，比BelytschKo-Tsay慢250%。

KEYOPT(1)=11快速Hughes-Liu，使用單點積分，比Belytschko-Tsay慢150%。比Belytschko-Tsay慢比Belytschko-Tsay慢20倍。KEYOPT(1)=7S/R快速Hughes-Liu，有4個積分點，沒有沙漏，比Belytschko-Tsay慢&8倍。如果分析中沙漏帶來麻煩的話，建議使用此算法。KEYOPT(1)=12全積分Belytschko-Tsay殼。在平面內(nèi)有四個積分點，無需沙漏控制。通過假設(shè)的橫向剪切應(yīng)變可以矯正剪切鎖定。但是它比單點Belytschko-Tsay慢2.5倍，如果分析中擔(dān)心沙漏的話，建議使用此方法。2.1.4薄膜單元算法?Belytschko-Tsay薄膜(KEYOPT(1)=5)—速度快，建議在大多數(shù)薄膜分析中使用—縮減(單點)積分—很好地用于關(guān)心起皺的紡織品(例如，大的平面壓縮應(yīng)力破壞較薄的纖維單元)?全積分Belytschko-Tsay薄膜(KEYOPT(1)=9)—明顯的比通用薄膜單元慢(KEYOPT(1)=5)—面內(nèi)有四個積分點—無沙漏2.1.5三角型薄殼單元算法?C0三角型薄殼(KEYOPT(1)=4)單元—基于Mindlin-Reissner平板理論—該構(gòu)型相當(dāng)僵硬，因此不建議用它來整體劃分網(wǎng)格—使用單點積分?BCIZ三角型薄殼(KEYOPT(1)=3)單元

—基于Kirchhoff平板理論—比C0三角型薄殼單元慢—使用單點積分ANSYS/LS-DYNA用戶手冊中有關(guān)SHELL163的描述對可用的殼單元算法作了完整的介紹。退化的四邊形單元在橫向剪切時易發(fā)生鎖死。因此，應(yīng)使用Co三角型薄殼單元（基于Belytschko和其合作者的工作），如果在同一種材料中把單元分類標(biāo)記（EDSHELL命令的ITRST域）設(shè)置為1（缺省值），就可混合使用四邊形和三角形單元。對于殼單元可使用以下材料模型：?各向異性彈性?正交各向異性彈性?雙線性隨動強(qiáng)化?塑性隨動強(qiáng)化?Blatz-Ko橡膠?雙線性各向同性?幕律塑性?應(yīng)變率相關(guān)塑性?復(fù)合材料破壞?分段線性塑性?Mooney-Rivlin橡膠?Barlat各向異性塑性?3參數(shù)Barlat塑性?橫向各向異性彈塑性

?應(yīng)變率相關(guān)幕律塑性-橫向各向異性FLD?Johnson-Cook塑性?Bamman注意一當(dāng)SHELL163單元使用Mooney-Rivlin橡膠材料模型時，LS-DYNA編碼將自動使用Belytschko-Tsay算法的完全拉格朗日修正法來代替KEYOPT（1）指定的算法。程序選擇的算法要求滿足超彈材料的特殊需要。圖2-1積分點所有的殼單元算法沿厚度方向都可以有任意多個積分點。典型地，對于彈性材料沿厚度方向需要2個積分點，而對于塑性材料則需要3個或更多的積分點。沿厚度方向的積分點個數(shù)由第二實常數(shù)來控制：R,NEST,,R2,這里R2為積分點的個數(shù)（NIP）。殼單元使用三維平面應(yīng)力本構(gòu)子程序修正應(yīng)力張量,使垂直于殼單元中面的正應(yīng)力分量為零。積分點位于殼單元的質(zhì)心垂線上，見圖2-1。開始時每個節(jié)點的厚度方向與單元表面都是正交的但它們隨節(jié)點旋轉(zhuǎn)。計算彎矩和平面力需要厚度方向的積分點。其應(yīng)變呈線性分布，而應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，它和材料性質(zhì)有關(guān)。對于線彈性材料兩個積分點就足夠了，而非線性材料則需要更多的積分點，輸出的應(yīng)力屬于最外層的積分點，而不是表面上的（盡管后處理的術(shù)語是指頂面和底面），因此在分析結(jié)果時需要注意，對于彈性材料，應(yīng)力可以外推到表面上。對于非線性材料來說，通常是選

擇沿厚度方向的四五個節(jié)點而忽略其不精確性(例如，忽略表面和外部積分點之間的應(yīng)力差)。高斯積分法最外層積分點的位置由下表給出：中面0最外積分點兩點三占?-八、、四點五點0.57740.77460.86110.9062外表面1.000注意一在使用線彈性材料時，能夠預(yù)先準(zhǔn)確定義這些積分準(zhǔn)則，但是通常在ANSYA/LS-DYNA中無法做到，由于模擬大多涉及非線性行為。另外，對于全積分單元來說，其輸出應(yīng)力是同一層內(nèi)2X2積分點的應(yīng)力平均值。2.1.6PLANE162PLANE162單元是一個二維，4節(jié)點的實體單元，它既可以用作平面(X-Y平面)單元，也可以用作軸對稱單元(Y軸對稱)。KEYOPT(3)用來指定單元的平面應(yīng)力、軸對稱和平面應(yīng)變選項。對于軸對稱單元可以利用KEYOPT(2)指定面積或體積加權(quán)選項。PLANE162典型情況下為四節(jié)點單元。當(dāng)然也可以用三節(jié)點三角形選項，但是由于它太僵硬，所以不推薦使用它。這個單元沒有實常數(shù)。重要的是要注意到含有PLANE162單元的模型必須僅包含這種單元。ANSYS/LS-DYNA中不允許有二維和三維單元混合使用的有限元模型。這種單元可用的材料模型與KEYOPT(3)的設(shè)置有關(guān)。對KEYOPT(3)=0，1，2(平面應(yīng)力、平面應(yīng)變或軸對稱)，用戶可以選擇下列材料模型：?各向同性彈性?正交各向異性彈性?Blatz-ko橡膠?Mooney-Rivlin橡膠?粘彈性

?雙線性各向同性?雙線性隨動強(qiáng)化?塑性隨動強(qiáng)化?幕率塑性?應(yīng)變率相關(guān)幕率塑性?應(yīng)變率相關(guān)塑性?分段線性塑性?復(fù)合材料破壞?Johnson-Cook塑性?Bamman對平面應(yīng)力選項(KEY0PT(3)=0)，可以選擇下列材料：?3參數(shù)Barlat塑性?Barlat各向異性塑性?橫向正交各向異性彈塑性?橫向正交異性FLD對軸對稱和平面應(yīng)變選項(KEYOPT(3)=1或2),可以選用下列材料:?正交各向異性彈性?彈塑性流體動力?閉合多孔泡沫?低密度泡沫?可壓縮泡沫

?Honeycomb蜂窩材料?空材料?Zerilli—Armstrong?Steinberg?彈性流體2.2梁單元和桿單元BEAM161BEAM161有兩種基本算法：Hughes-Liu和Belytschko-Schwer。因為BEAM161不產(chǎn)生任何應(yīng)變，所以它最適合于剛體旋轉(zhuǎn)。必須用三個節(jié)點來定義單元；在每個端點處有一節(jié)點，同時需要有一定向節(jié)點。對于這兩種算法來說，可用KEY0PT(4)和KEY0PT(5)來定義幾種橫截面。通常，對于2X2高斯積分點，BEAM161具有高效和耐用性。可用KEYOPT(2)來定義不同積分算法。Hughes-Liu梁單元(缺省值)是一個傳統(tǒng)積分單元，它可以采用梁單元中間跨度的一組積分點來模擬矩形和圓形橫截面。另外，用戶也可以定義一個橫截面積分規(guī)則來模擬任意的橫截面。梁單元沿其長度方向能有效地產(chǎn)生一個不變力矩，因此，與實體單元和殼體單元一樣，網(wǎng)格必須合理劃分以保證精度。由于積分點的位置，只在單元中心才可檢驗屈服，因此，由于必須在夾持單元的中心處產(chǎn)生全塑性力矩而不是單元外邊根部，懸臂梁模型將在一個稍高的力作用下產(chǎn)生屈服。Belytschko-Schwer.梁單元(KEY0PT(1)=2，4，5)是一個顯式算法，可以產(chǎn)生一個沿長度方向呈線性分布的力矩。這種單元有“正確”的彈性應(yīng)力并且在其末端可檢驗屈服。例如：當(dāng)一個懸臂梁在端部靜態(tài)加載時，可用一個單元來精確地表達(dá)彈性和塑性狀態(tài)。如同Hughes-Liu梁單元，質(zhì)量堆積到節(jié)點上，因此，在動態(tài)問題中必須要細(xì)分網(wǎng)格，因為此時正確的質(zhì)量分布是很重要的。對于梁單元，可使用下列材料模型：(對于某些算法有些限制)?各向同性彈性?雙線性隨動強(qiáng)化

?塑性隨動強(qiáng)化?粘彈性?幕率塑性?分段線性塑性LINK160LINK160桁架單元與Belytschko-Schwer梁單元很相似，但只能承受軸向載荷。這種類型單元支持直桿，在兩端軸向加載，材料性質(zhì)均勻。對于這種單元可使用的材料類型為各向同性彈性，塑性隨動強(qiáng)化（率相關(guān)）和雙線性動力。LINK167LINK167單元是僅能拉伸的桿，可以用于模擬索。它與彈性單元類似，由用戶直接輸入力與變形的關(guān)系。本單元類型需要用EDMP命令來定義索單元選項（參看EDMP命令概述）。2.3離散單元COMBI165彈簧-阻尼單元彈簧單元因位移產(chǎn)生一個力；也就是說改變單元的長度產(chǎn)生力。力沿單元軸向加載。例如，拉力在節(jié)點1上是沿軸的正方向，而對節(jié)點2是沿軸的負(fù)方向。缺省時，單元軸的方向就是從節(jié)點1到節(jié)點2。當(dāng)單元旋轉(zhuǎn)時，力作用方向線也將隨之而旋轉(zhuǎn)。阻尼單元可認(rèn)為是彈簧單元的一種：可模擬線性粘性和非線性粘性阻尼。也可使用旋轉(zhuǎn)（扭轉(zhuǎn)）彈簧和阻尼單元，這些可通過KEY0PT（1）來選擇，其他輸入部分和平移彈簧一樣；給定的力-位移關(guān)系可認(rèn)為是力矩-轉(zhuǎn)角（為弧度單位）關(guān)系，力矩施加方向沿單元的軸向方向（順時針為正）。旋轉(zhuǎn)彈簧單元只影響其節(jié)點的旋轉(zhuǎn)自由度一它們并不把節(jié)點鉸接在一起。COMBI165單元可和其它顯式單元混合使用。然而，由于它沒有質(zhì)量，在分析中不能只有COMBI165一種類型單元，為了表達(dá)一個彈簧/質(zhì)量系統(tǒng)，必須定義MASS166單元來加上質(zhì)量。對于同一個COMBI165單元不能同時定義彈簧和阻尼特性。但是，可以分別定義使用同樣節(jié)點的彈簧和阻尼單元（也就是說，可以重疊兩個COMBI165單元）。

對于C0MBI165單元可以使用下列材料模型：?線彈性彈簧?線粘性阻尼?彈性塑料彈簧?非線性彈性彈簧?非線性粘性阻尼?通用非線性彈簧?麥克斯韋粘彈性彈簧?無彈性拉伸或僅壓縮彈簧使用COMBI165單元時，應(yīng)該給每一零件分別指定唯一的實常數(shù)，單元類型和材料特性（分別是R,ET和TB命令）從而保證每個零件都分別定義。MASS166質(zhì)量單元由一個單節(jié)點和一個質(zhì)量值定義（力X時間2/長度）。質(zhì)量單元通常用于模擬一個結(jié)構(gòu)的實際質(zhì)量特性，而沒有把大量實體單元和殼體單元包括進(jìn)去。例如，在汽車碰撞分析中，質(zhì)量單元可以模擬發(fā)動機(jī)部分，主要感興趣的不是它的變形性質(zhì)。采用質(zhì)量單元將減少分析所需的單元數(shù)目，因而減少求解所需的計算時間。用戶也可用MASS166單元來定義一個節(jié)點的集中轉(zhuǎn)動慣量。如使用這一選項，可在MASS166單元定義中設(shè)置KEYOPT（1）=1并且通過單元實常數(shù)輸入六個慣性矩值（IXX,IXY,IXZ,IYY，IYZ，IZZ）。這個選項不能輸入質(zhì)量值；所以，必須在同一個節(jié)點定義第二個質(zhì)量單元來說明質(zhì)量（KEYOPT（1）=0）。2.4一般單元特性以下幾種單元可被定義為剛性體：LINK160,BEAM161,PLANE162,SHELL163,SOLID164和LINK167。在第八章，將詳細(xì)講述剛性體。

每個實體單元，殼單元和梁單元的質(zhì)量都平均分配給單元的節(jié)點。在殼單元和梁單元中，每個節(jié)點還將附加一個轉(zhuǎn)動慣量；只采用一個單值，它的作用就是讓質(zhì)量圍繞節(jié)點呈球形分布。第三章建模顯式動態(tài)分析的第一步就是創(chuàng)建模型，使它能夠表達(dá)進(jìn)行分析的物理系統(tǒng)。用PREP7前處理器來建立模型。如果通過GUI路徑進(jìn)行分析的話，那么事先設(shè)置參考選項(MainMenu〉Preference)為“LS-DYNAExplicit”是很重要的。這樣，菜單就被完全過濾成為顯式動態(tài)的輸入選項。(值得注意的是，Preference選項置為“LS-DYNAExplicit”并沒有激活LS-DYNA求解。要做到這一點，就必須定義一個顯式單元類型，例如，SHELL163。一旦設(shè)置好分析選項Preference，就可以像通常分析任何問題一樣建立模型：?定義單元類型和實常數(shù)?定義材料模型?定義幾何模型?劃分網(wǎng)格?定義接觸表面如果以前從未用過任何ANSYS產(chǎn)品，就應(yīng)該參看一下《ANSYSBasicProcedureGuide》和《ANSYSModelingandMeshingGuide》,以了解ANSYS建模的一般過程。3.1定義單元類型和實常數(shù)在第二章中已簡要地講述了顯式動態(tài)分析的單元類型，有關(guān)每種顯式單元的詳細(xì)描述可在《ANSYSElementReference》中找到，所以建議用戶在確定使用哪種單元類型建模前仔細(xì)閱讀一下有關(guān)內(nèi)容。

一旦選擇好能代表物理系統(tǒng)的單元類型，就可以用ET命令來定義單元類型（在GUI中：MainMenu〉Preprocessor〉ElementType）。在《ANSYSElementReference》中列出了與每種單元相對應(yīng)的所有實常數(shù)。因此必須確定模型中所用每種單元的實常數(shù)，然后可以用R命令來定義實常數(shù)（在GUI中：MainMenu〉Preprocessor〉Realconstants）。3.2定義材料特性在顯式動態(tài)分析中有很多可使用的材料類型，應(yīng)該參看一下《ANSYSElementReference》，以確定特定的單元類型所用的材料模型。也可參看本手冊的第七章，該章對所用材料模型作了詳細(xì)的描述。一旦確定了所用的材料模型，就可以定義所有相關(guān)的特性（如第七章所描述的）。為了用批處理或命令流來定義這些，可以使用MP，TB和TBDATA命令（某些情況下，可用EDMP命令）。在GUI路徑中，材料模型通過下列路徑來定義：MainMenu〉Preprocessor〉MaterialProps>MaterialModels更詳纟田的信息請參看7.1DefiningExplicitDynamicsMaterialModels.在選擇了合適的材料模型之后，就可以定義模型所需的特性。定義和整體坐標(biāo)不一致的各向正交異性模型，必須先用EDLCS命令定義局部坐標(biāo)系。（菜單路徑MainMenu〉Preprocessor〉MaterialProps〉LocalCS>CreateLocalCS）。對于一些材料模型，還需用EDCURVE命令定義與材料相關(guān)的數(shù)據(jù)曲線（例如，應(yīng)力-應(yīng)變曲線）。（EDCURVE的GUI路徑表示法為MainMenu〉Preprocessor〉MaterialProps〉CurveOptions）。3.3定義幾何模型建立幾何模型的最簡單方法就是采用ANSYS程序中的實體建模功能。關(guān)于實體建模功能的詳細(xì)信息，請參看《ANSYSModelingandMeshingGuide》。對于簡單模型（例如，僅線單元），就可以使用直接建模法。用這種方法，可以直接定義模型的節(jié)點和單元。詳細(xì)信息請參看《ANSYSModelingandMeshingGuide》。3.4網(wǎng)格劃分

建立實體模型后，就可以用節(jié)點和單元對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分?！禔NSYSModelingandMeshingGuide》中的GeneratingtheMesh詳細(xì)描述了劃分網(wǎng)格的步驟。如果對ANSYS網(wǎng)格不太熟悉，在劃分顯式動態(tài)模型之前應(yīng)該先閱讀該章內(nèi)容，由于該章已詳細(xì)討論過了，在此只討論以下幾點：?定義單元屬性?定義網(wǎng)格劃分控制?生成網(wǎng)格定義單元屬性，就是要事先指定單元類型，實常數(shù)和材料特性來用于下一步的網(wǎng)格劃分。使用TYPE，MAT，REAL命令或菜單路徑：MainMenu〉Preprocessor〉—Attributes—Define〉DefaultAttribsMainMenu〉Preprocessor〉—Modeling—create〉Elements〉ElemAttributes網(wǎng)格控制就是指定劃分網(wǎng)格時單元的大小和形狀。在ANSYS程序中有許多種控制方法（參考《ANSYSModelingandMeshingGuide》），在GUI中，菜單路徑為：MainMenu〉Preprocessor〉MeshTool在選擇網(wǎng)格控制時要注意以下幾點：?盡量避免退化的實體和殼體單元（例如，三角型殼體和四面體實體），相對于四邊形和六面體來說它們太剛硬，并且精度不高。?單元的大小盡量均勻（例如：避免產(chǎn)生相對較小的單元面積）單元大小之間差別很大可能會導(dǎo)致很小的時間步長，較長的運行時間。如果劃分特殊的幾何模型需要相對較小的單元，那么可以用質(zhì)量比例來增大最小時間步長。（參看第十章，MassScaling）.?盡量不要使用SmartSizing方法進(jìn)行單元控制（SMARTSIZE命令），因為它可能在網(wǎng)格中單元的大小上產(chǎn)生很大的差別。應(yīng)使用ESIZE和相關(guān)的命令來控制單元大小。?盡量避免可能產(chǎn)生沙漏的壞單元形狀。?當(dāng)使用降階單元算法或者單元可能遭受沙漏變形時，不要使用粗網(wǎng)格劃分，?如果有沙漏現(xiàn)象的話，盡量在部分模型或整個模型中使用全積分單元。

給定網(wǎng)格控制后，就可以用相應(yīng)的命令進(jìn)行網(wǎng)格劃分（例如：AMESH,VMESH）在GUI路徑中，菜單路徑為MainMenu〉Preprocessor〉-Meshing-Mesh（或用上面提到的MeshTool）.3.5定義接觸面顯式動態(tài)分析常常涉及到表面之間的接觸。本手冊的第六章ContactSurface講述了接觸類型和定義接觸的步驟。這里只給出簡要步驟。定義接觸包括四個步驟：?定義能很好地表達(dá)物理模型的接觸類型（EDCGEN命令）?定義接觸表面（CM,EDPART,EDASMP和EDCGEN命令）?定義摩擦系數(shù)參數(shù)（EDCGEN）?為選定的接觸類型定義附加數(shù)據(jù)（EDCGEN和EDCONTACT）如果不使用自動接觸，那么可以用CM命令把表面上的節(jié)點組成為一個COMPONENT來定義接觸面。一旦生成了COMPONENT,就可以用EDCGEN命令來定義所需表面間的接觸（例如，節(jié)點部件）。也可以用EDCGEN命令來定義接觸類型。對于單面接觸算法，ANSYS/LS-DYNA定義接觸體的外表面。注意一接觸表面也可以用PART號或一個部件集合來識別（用EDASMP而不用節(jié)點部件。）部件和集合的定義將在這章的后面討論。EDCGEN命令也可以用來指定摩擦系數(shù)參數(shù)以及與不同接觸類型相對應(yīng)的輸入?yún)?shù)。另一個命令EDCONTACT可以定義多種接觸控制例如接觸穿透檢測和滑移表面罰函數(shù)等。（菜單路徑為:MainMenu〉Preprocessor〉LS-DYNAOptions〉Contact.）3.6建模的一般準(zhǔn)則當(dāng)創(chuàng)建顯式動態(tài)模型時，應(yīng)考慮下述基本準(zhǔn)則：?在模型中使用剛性體來代表相對剛硬，沒有屈服的部分。使用剛性體可以簡化求解,縮短求解時間。?對材料性能使用一些符合實際的值。例如，不要用很高的不切實際的彈性模量來表達(dá)剛性體，對于殼單元不要使用不切實際的厚度值。

?考慮使用阻尼（EDDAMP命令）以消除結(jié)構(gòu)響應(yīng)中的不真實的振蕩，詳細(xì)信息參見《ANSYSCommandsReference》。?如果已經(jīng)用常規(guī)ANSYS程序進(jìn)行了二維的動態(tài)分析，應(yīng)考慮把模型擴(kuò)展為三維模型，并用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行分析。那么就可以在較短的時間內(nèi)得到更精確的結(jié)果。?注意ANSYS程序中的子模型和子結(jié)構(gòu)特性不能在ANSYS/LS-DYNA中使用。PART的定義具有相同單元類型、實常數(shù)和材料號的一組單元被指定為一個PART并給定一個PART號。有許多ANSYS/LS-DYNA命令和PARTID有關(guān)。（例如，EDCGEN,EDDC,EDLOAD,EDDAMP,EDCRB和EDREAD），在ANSYS/LS-DYAN程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行求解時，自動生成PART號并且寫入LS-DYNA輸入文件Jobname.K，它可以用EDPART命令建立，更新，列表表示。從順序編排所選單元建立PART號。如果在單元編排中改變單元類型、實常數(shù)和材料號中的任何一個，將給那組單元定義下一個PART號。例如，前十個單元有單元類型1、實常數(shù)2、材料號3,那么這10個單元將給定PART號為1。如果下面100個單元有單元類型1、實常數(shù)1、材料號2,那么這些單元將給定PART號為2,等等，依此類推。用EDPART命令中的CREATE/UPDATE/LIST選項可以創(chuàng)建、更新、列出PART表。如果執(zhí)行SOLVE命令或執(zhí)行帶ANSYS/LSDYNA/BOTH選項的EDWRITE命令，則PART表將被建立并永久保存。如果PART表已經(jīng)存在，則以后的命令只能修改這個表而不能覆蓋它。關(guān)于EDWRITE命令的更多信息，參見《ANSYSCommandsReference》中有關(guān)這個命令的描述。EDPART,CREATE可以創(chuàng)建新的PART號?？梢杂肊DPART,LIST命令列表表示這些PART。這個表顯示了在建立或修改時PART的狀態(tài)。（EDPART,CREATE）如果EDPART,CREATE命令重復(fù)使用，則PART表被覆蓋。為了得到在修改或增加模型后的實際PART表，執(zhí)行EDPART,UPDATE命令。它可以擴(kuò)展已經(jīng)存在的PART表而不用改變它的順序，并且可以向已經(jīng)存在的由相同的單元類型、實常數(shù)和材料號構(gòu)成的部件中增加單元。單元類型、實常數(shù)和材料號相同的任何PART未被任何所選擇單元參考時，則該PART不可用。很明顯的它將在PART表的第五列上為零值。如果預(yù)先定義的PART相關(guān)命令與一個無用的PART有關(guān)，那么執(zhí)行SOLVE命令或EDWRITE,ANSYS/LSDYNA/BOTH命令時將有一個警告。下例顯示了15個單元的模型，帶2種材料（MAT）,3種單元類型（TYPE）和3種實常數(shù)（REAL）。一個ELIST命令列出下列單元表：ELEMMATTYPRELESYTSHANODES

ELEMMATTYPRELESYTSHANODES1111012345678211101112131415161718311102122232425262728411103132333435363738511104142434445464748612305152535455565758712306162636465666768822307172737475767778922308182838485868788112320101102103104105106107108122320111112113114115116117118131320121122123124125126127128141320131132133134135136137138151320141142143144145146147148單元1到5有MAT=TYPE=REAL=1生成PART1,單元6到7有MAT=1,TYPE=2和REAL=3生成PART2。單元8到9有MAT=2,TYPE=2和REAL=3生成PART3。單元10有MAT=TYPE=REAL=2，但是在生成PART表后被刪除了(EDPART,CREATE)。因此，只剩下了PART4,但是它被標(biāo)識為無用值(在PART表中USED一列為0)。單元11到12有MAT=2,TYPE=3和REAL=2生成PART5。單元13到15有MAT=1,TYPE=3和REAL=2生成PART6。這一PART表如下所示(EDPART,LIST)：注意一對于這個例子，執(zhí)行EDPART,UPDATE將不會影響PART表的狀態(tài)。但是執(zhí)行EDPART,CREATE將會創(chuàng)建一個僅有5個部件的PART表。PART5將變成PART4,PART6將變成PART5。這將使以前基于PART定義的載荷，接觸特性等失效。

建議采用下列過程：如通常那樣建模，直到PART的相關(guān)命令給定一個PART號。創(chuàng)建PART表（EDPART，CREATE）并顯示它（EDPART，LIST）。從PART表中找到相應(yīng)的PART號，用到PART的相關(guān)命令中。繼續(xù)建模。如果單元或其屬性改變，包括增加新單元，則要更新PART表（EDPART，UPDATE）。列出被修改的PART號，將用于進(jìn)一步與PART有關(guān)的命令中。除了顯示部件外，還可以用PARTSEL命令選擇部件或繪制部件（通過PART號）。和其它ANSYS選項類似，這也有許多可能的選擇類型，它們有特殊的標(biāo)記：“S”代表選擇，“R”代表重新選擇，“A”代表另外的選擇等等。（因為PARTSEL是一個命令集合，所以如果這個命令被包含在批處理文件中，那么在單一的引證中需關(guān)閉標(biāo)識）。用PARTSEL命令的PMIN，PMAX和PINC域控制可選號的范圍。例如?？梢詧?zhí)行下列命令從已定義的PART表中選擇PART2和4：PARTSEL，S，2，4，2當(dāng)執(zhí)行PARTSEL命令時，對每個存在的部件將自動生成一個單元組合?？梢岳L出這些組合，菜單路徑為：UtilityMenu〉Plot〉Parts,命令為：PARTSEL，‘PLOT'。注意一在分析的其它部分中，不要試圖使用PARTSEL命令創(chuàng)建的組合，因為如果PART表改變了它們也要重新定義。注意一不推薦選擇或顯示包含COMBI165單元的部件。CDWRITE命令把PART信息寫入Johname.CDB文件。然后使用CDREAD命令將這一信息自動地讀入ANSYS。但是，如果讀入了兩個或兩個以上的Johname.CDB文件，那么最后一個Johname.CDB文件里的PART表將覆蓋已經(jīng)存在的表格。一般情況下，必須執(zhí)行EDPART，CREATE命令來重新創(chuàng)建整個模型的PART表。但這將影響Johname.CDB文件里的所有與PART相關(guān)的命令。因此，用戶可以組合模型，但不是那些與PART相關(guān)的輸入，它們必須用最新創(chuàng)建的PART號修改。

在有限制的情況下，可以更新PART表（EDPART,UPDATE）。這就要求沒有使用的MAT/TYPE/REAL的組合僅在表中出現(xiàn)一次。然而，有必要部分改變與PART相關(guān)的命令。3.7.1Part集合用EDASMP命令創(chuàng)建的部件集合，是由多個不同部件組成的實體。部件集合可以用來輸入一些ANSYS/LS-DYNA命令。在定義包含多個部件的實體間的接觸時，部件集合是非常有用的（參看本手冊第六章）。使用EDASMP命令，在提供一個ID號后，可以在一個部件集合里定義16個部件。部件ID號必須比當(dāng)前定義的最高部件號大（用EDPART，LIST確定最高部件號）。也可以分別用EDASMP，LIST和EDASMP，DELE選項顯示和刪除部件集合。例如，指定包含部件1，2,4的部件集合的ID號為10,可以執(zhí)行下列命令：EDASMP，ADD，10，1，2，43.8自適應(yīng)網(wǎng)格劃分在金屬成形和高速撞擊分析中，物體要經(jīng)歷很大的塑性變形。單積分點顯式單元，常用于大變形，但是在這種情況下，由于單元縱橫比不合適可能給出不精確的結(jié)果。為了解決這一問題，ANSYS/LS-DYNA程序可以在分析過程中自動重新劃分表面來改善求解精度。這一功能，即自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，由EDADAPT和EDCADAPT命令控制。EDADAPT命令在一個指定的PART內(nèi)激活自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。（用EDPART命令創(chuàng)建或顯示有效PARTIDs），例如，為了給PART1打開自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，可以執(zhí)行下列命令：EDADAPT，1，ON注意一自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能僅對包含SHELL163單元的部件有效。當(dāng)此項功能打開時，分析中該部件的網(wǎng)格將自動重新生成。從而保證在整個變形過程中有合適的單元縱橫比。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分一般應(yīng)用在大變形分析例如金屬變形中（調(diào)節(jié)網(wǎng)格最典型的應(yīng)用是板料）。在一個模型中要在多個部件上應(yīng)用此功能，必須對每個不同的PARTID執(zhí)行EDADAPT命令。缺省時，該功能是關(guān)閉的。在指定哪些部件重新劃分后，必須用EDCADAPT命令定義網(wǎng)格劃分參數(shù)。采用EDADAPT命令定義需要網(wǎng)格劃分的所有PARTID號，用EDCADAPT命令對其設(shè)置控制選項。EDCADAPT命令控制的參數(shù)如下所示：

?Frequency(FREQ)-調(diào)節(jié)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的時間間隔。例如，假設(shè)FREQ設(shè)置為0.01,如果單元變形超過指定的角度容差，則其將每隔0.01秒被重新劃分一次(假設(shè)時間單位為秒)。因為FREQ的缺省值為0.0，所以在分析中應(yīng)用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分時必須指定此項。?AngleTolerance(TOL)-對于自適應(yīng)網(wǎng)格劃分(缺省值為le31)有一個自適應(yīng)角度公差。TOL域控制著單元間的縱橫比，它對保證結(jié)果的精度是非常重要的，如果單元之間的相對角度超過了指定的TOL值，單元將會被重新劃分。?AdaptivityOption(OPT)-對于自適應(yīng)網(wǎng)格劃分有兩個不同的選項。對于OPT=1,和指定的TOL值相比較的角度變化只是根據(jù)初始網(wǎng)格形狀計算的。對于OPT=2,和指定的TOL值相比較的角度變化是根據(jù)前一次重新劃分的網(wǎng)格計算的。?MeshRefinementLevels(MAXLVL)-MAXLVL域控制著整個分析中單元重新劃分的次數(shù)。對于一個初始單元，MAXLVL=1可以創(chuàng)建一個附加單元,MAXLVL=2允許增加到4個單元，MAXLVL=3允許增加到16個單元。高M(jìn)AXLVL會得到更精確的結(jié)果，但也會明顯增加模型規(guī)模。?RemeshingBirthandDeathTimes(BTIMEandDTIME)-自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的生死時間控制著該功能在分析過程中的激活或關(guān)閉。例如，如果設(shè)置BTIME=.01和DTIME=.1,那么分析中只在.01和.1秒間進(jìn)行重新網(wǎng)格劃分(假設(shè)時間單位為秒)。?IntervalofRemeshingCurve(LCID:loadcurveID,載荷曲線參考號)-數(shù)據(jù)曲線把重新劃分網(wǎng)格的時間間隔定義為時間的函數(shù)。數(shù)據(jù)曲線的橫坐標(biāo)為時間，而縱坐標(biāo)為變化的時間間隔。如果這個選項不為0,那么它將代替適應(yīng)頻率(FREQ)。但是要注意，開始第一個自適應(yīng)性循環(huán)仍需要非零FREQ值。?MinimumElementSize(ADPSIZE)-根據(jù)單元邊長設(shè)定的最小單元尺寸。如果不定義此參數(shù)，邊長的限制將被忽略。?OneorTwoPassOption(ADPASS)-如果ADPASS=0,將使用雙通道自適應(yīng)劃分，在重新劃分網(wǎng)格后將重復(fù)這一計算(缺省值)。如果ADPASS=1,則使用單通道自適應(yīng)劃分，而計算不再重復(fù)。關(guān)于這兩個選項的圖形表示，請參看《ANSYS/LS-DYNATheoreticalManual》圖30.9(a)和30.9(b)。?UniformRefinementLevelFlag(IREFLG)-值為1,2,3等，分別允許4,16,64等劃分等級。對于每個初始單元都分別生成統(tǒng)一的單元?！褂谩褂胏omponent或PARTIDs和數(shù)組參數(shù)?PenetrationFLAG(ADPENE)-根據(jù)ADPENE是正(到達(dá))的還是負(fù)(穿透)的，當(dāng)接觸表面到達(dá)或穿透工具表面時,程序?qū)⒁罁?jù)這個值調(diào)整網(wǎng)格。自適應(yīng)細(xì)化主要依據(jù)加工曲線。如果ADPENE是正的，細(xì)化一般發(fā)生在接觸之前；因此，可能用單通道劃分就可以了。(ADPASS=1)?ShellThicknessLevel(ADPTH)-絕對薄殼厚度標(biāo)準(zhǔn)，低于該值自適應(yīng)劃分開始。這個選項僅在自適應(yīng)角度公差不為零的情況下有用。如果期望不改變角度，激活基于厚度的自適應(yīng)重新劃分功能，那么可把TOL設(shè)為較大的角度。(如果ADPTH=O.O,不使用這個選項。)?MaximumElementLimit(MAXEL)-自適應(yīng)結(jié)束的最大單元數(shù)。如果超過了此值，自適應(yīng)將被中止。對于大多數(shù)問題，不應(yīng)該用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分作初始分析。如果分析結(jié)果出現(xiàn)扭曲的網(wǎng)格,或結(jié)果不正確，那么再應(yīng)用此項重新進(jìn)行分析。當(dāng)LS-DYNA分析中因為“negativevolumeelement”的錯誤終止時，也可用此項分析。當(dāng)打開自適應(yīng)網(wǎng)格劃分選項時,在求解過程中模型內(nèi)的單元數(shù)將發(fā)生變化。在一個調(diào)節(jié)循環(huán)結(jié)束后，網(wǎng)格將被更新，并且生成一個擴(kuò)展名為RSnn的新結(jié)果文件，這里nn為自適應(yīng)網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)。(在由FREQ指定的每個時間增量或LCID指定的時間間隔，都會發(fā)生自適應(yīng)循環(huán)。)例如，重新劃分兩次網(wǎng)格的模型將產(chǎn)生兩個結(jié)果文件，Johname.RSOl和Johname.RS02.有關(guān)自適應(yīng)劃分結(jié)果后處理的詳細(xì)信息，請參看第十二章，Postprocessing.注意一既使每次循環(huán)網(wǎng)格不發(fā)生變化，也會產(chǎn)生一個新的結(jié)果文件。每次循環(huán)都會產(chǎn)生一個擴(kuò)展名為Hinn的時間歷程文件，盡管這些文件可能不如RSnn文件有用。此外，LS-DYNA還創(chuàng)建了一系列源文件名為“adapt”的文件。因此，在激活調(diào)節(jié)網(wǎng)格劃分時，不要把“adapt”作為你的工作名。第四章加載當(dāng)模型建好后，下一步就是給結(jié)構(gòu)加載為求解作準(zhǔn)備，為了能正確地模擬結(jié)構(gòu)的響應(yīng),就必須定義與指定時間間隔相對應(yīng)的載荷，本章將講述以下有關(guān)加載的幾個方面：?一般加載選項

—如何施加、刪除、顯示一般載荷[EDLOAD]—如何繪制載荷曲線[EDPL]—如何定義數(shù)據(jù)曲線[EDCURVE]—如何顯示或隱藏載荷標(biāo)記?約束和初始條件—如何在ANSYS/LS-DYNA中施加約束]D,EDNROT]—如何定義滑移和循環(huán)對稱平面[EDBOUND]—如何定義混合型約束[EDCNSTR]—如何定義焊點[EDWELD]—如何給模型施加初始速度[EDVEL,EDPVEL]?耦合和約束方程—自由度耦合[CP]—自由度間的約束方程[CE]?非反射邊界[EDNB]?溫度載荷?動力松弛4.1一般載荷選項與許多隱式分析不同的是，顯示分析中的所有載荷必須與時間有關(guān)。因此，在ANSYS/LS-DYNA中，許多標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS命令都是無效的。在ANSYS/LS-DYNA中，尤其不能使用F,SF,BF系列命令，因為它們只能定義與時間無關(guān)的載荷。此外，D命令只能定義節(jié)點約束。基于上述原因，在ANSYS/LS-DYNA中用一對數(shù)組參數(shù)定義載荷（一個用來定義時間，另一個定義載荷）。注意一雖然節(jié)點加速度(A,A,A)和節(jié)點速度(V,V,V)以自由度出xyzxyz現(xiàn)，但它們不是物理自由度，不能使用D命令約束。要采用EDLOAD命令給這些節(jié)點施加載荷。在ANSYS/LS-DYNA中，所有載荷都是在一個載荷步內(nèi)施加的。這和隱式分析有很大的不同，它在多個載荷步內(nèi)施加載荷。在ANSYS/LS-DYNA中，對于一些特定的載荷，也可以用EDLOAD命令指定何時施加(birthtime)、何時去除(deathtime)。請參考EDLOAD命令中的BirthTime,DeathTime和CID，檢驗birth/deathtime的適用性。給模型施加載荷，需遵循以下步驟：?把模型中受載的那部分定義成Component(或PART，用于剛體)?定義包含時間間隔和載荷數(shù)值的數(shù)組參數(shù)?定義載荷曲線?如果不是在整體坐標(biāo)系中加載，需要用EDLCS命令定義載荷方向?模型加載4.1.1組元除給剛性體加載外，顯式分析中所有載荷都施加到Component上。因此，第一步就是把模型中受載的那部分組合成Component,每個Component應(yīng)由模型中承受同樣載荷的部分組成。并且可以通過材料本構(gòu)、模型中位置、預(yù)期狀態(tài)等聯(lián)系在一起。例如，想要分析一個棒球撞擊到墻上的結(jié)果，可以定義球上的節(jié)點為一個Component,球棒上的節(jié)點為另一個Component,墻上的節(jié)點為第三個Component?？梢远x任意多個Component,然后給每一個Component加載，Component必須由節(jié)點或單元組成(只有當(dāng)施加壓力載荷時Component才由單元組成)定義Component時，首先要選擇Component中想要包含的部分，然后使用GUI中的下列菜單路徑來定義Component(CM):UtilityMenu〉Select〉Comp/Assembly〉CreateComponent關(guān)于Component的詳細(xì)信息，參見《ANSYSAnalysisGuide》中的SelectingandComponents。對于剛性體，載荷一般都施加到PART號上，而不是Component上。這是因為當(dāng)使用命令EDMP,RIGID,MAT定義剛性體時已經(jīng)包含有一系列節(jié)點和單元。

4.1.2數(shù)組參數(shù)值得注意的是，顯式動態(tài)分析中，載荷在一些特定時間間隔內(nèi)施加到結(jié)構(gòu)上，這樣就可以觀察在特定時間段里施加載荷后模型的瞬態(tài)行為。因此，不僅需要定義施加載荷的類型（FX,FY,FZ,ROTX,ROTY,ROTZ等），同時也需要定義載荷施加到結(jié)構(gòu)上的時間間隔值。時間間隔值和其相對應(yīng)的載荷值組合在一起定義為數(shù)組參數(shù)。這些參數(shù)必須定義為兩部分，第一部分為時間間隔值，第二部分為載荷值，載荷應(yīng)與時間間隔相對應(yīng)。在｝UI中，采用菜單路徑來定義一個數(shù)組參數(shù)：UtilityMenu〉Parameters〉A(chǔ)rrayParameters〉Define/Edit.有關(guān)如何定義數(shù)組參數(shù)的詳細(xì)信息，參看《ANSYSAPDLProgrammer'sGuide》中的ArrayParameters。注意一可以通過線性插值得到中間時間點的載荷值。指定時間范圍外的載荷值不能由程序插入。因此，必須保證載荷時間范圍至少等于求解時間。否則，由于過早的去除載荷求解結(jié)束時的結(jié)果將會變?yōu)闊o效值。一旦定義了能代表載荷的數(shù)組參數(shù)，這些載荷與時間有關(guān)，就可以直接用EDLOAD命令輸入?yún)?shù)定義載荷?；蛘撸梢杂肊DCURVE命令輸入?yún)?shù)來定義載荷曲線。相對應(yīng)的載荷曲線ID可用EDLOAD命令輸入。為說明數(shù)組參數(shù)的應(yīng)用，考慮前面提過的棒球例子。想要考察從擊球瞬間到擊球一秒鐘后球的變形。假定位移是時間的已知函數(shù)，球剛碰撞時的初始速度為1600in/sec（91MPH）。首先需要定義一些節(jié)點組元，用它們來定義載荷和接觸面。建立一個Component,它包括球上的所有節(jié)點，取名為ball。對這個Component施加一個1600in/sec的初始速度（EDVEL）,（本章后面再討論）。然后再創(chuàng)建第二個組元，它僅包括球表面上的所有節(jié)點，取名為ballsurf.這個Component以后將用于接觸定義。還需定義第三個Component,它包括球棒表面上的節(jié)點，取名為batsurf,接觸算法將在第六章接觸表面中討論。nsel,s,node,…！選擇組成球的所有節(jié)點cm,ball,node!定義Component為ballnsel,s,node,…！選擇組成球表面的所有節(jié)點cm,ballsurf,node!定義Component為ballsurf

nsel,s,node,…！選擇球棒表面的所有節(jié)點cm,batsurf,node!定義Component為batsurfnsel,all現(xiàn)在選擇球棒基座上的節(jié)點(bathand)，對它施加一個位移時間載荷曲線。定義一名字為time的數(shù)組來存儲時間值。使用時間值要與模型的所有載荷、維數(shù)以及材料性質(zhì)相協(xié)調(diào)。其次，定義一個數(shù)組，包括Componentbathand相應(yīng)的X位移值，命名為Xdisp.同樣定義數(shù)組Ydisp和Zdisp,以包含球棒相應(yīng)的Y位移和Z位移值。nsel,s,node,…！選擇球棒基座上的節(jié)點cm,bathand,node!定義Component為bathandnsel,all*dim,time,,4!定義數(shù)組參數(shù)為time的維數(shù)*dim,xdisp,,4!定義數(shù)組參數(shù)為xdisp的維數(shù)*dim,ydisp,,4!定義數(shù)組參數(shù)為ydisp的維數(shù)*dim,zdisp,,4!定義數(shù)組參數(shù)為zdisp的維數(shù)time(l)=0,0.25,0.5,0.75,l!給定位移的時間值xdisp(l)=0,-l,-2,-l,3!球棒的X位移ydisp(l)=0,l,2,3,4!球棒的Y位移zdisp(l)=0,3,6,8,9!球棒的Z位移給出的例子實際是一個比較復(fù)雜的現(xiàn)象的簡化模型。更加精確地模擬，應(yīng)該定義額外的位移位置(和相應(yīng)的載荷曲線)以更好的模擬球的真實運動。另外，球棒上各節(jié)點的初始速度是不同的。最后，球是一些不同材料和材料模型的復(fù)合體。4.1.3施加載荷

一旦定義好Component和數(shù)組參數(shù)，就可以給建立的模型加載（EDLOAD命令）。在GUI中，可以選擇下列菜單路徑：MainMenu〉Solution〉LoadingOptions〉SpecifyLoads.可以選擇增加載荷（EDLOAD中ADD標(biāo)號），如力、力矩、節(jié)點加速度、表面壓力等，所有的載荷都用EDLOAD命令施加到整體笛卡爾坐標(biāo)系上，此為其缺省值。GUI的對話框?qū)⒘谐鏊杏行лd荷，以及先定義好的Component和數(shù)組參數(shù)。只需簡單地選擇所需的載荷標(biāo)號，以及Component（剛體的PART號）和數(shù)組參數(shù)集合（預(yù)先定義的載荷曲線號）。值得注意的是，如下表所示的那樣，并不是所有的載荷標(biāo)記都適用于所有Component或PART號。以下的載荷標(biāo)記只適用于節(jié)點Component：力：FX,FY,FZ力矩：MX,MY，MZ位移：UX，UY，UZ轉(zhuǎn)角：ROTX，ROTY，ROTZ速度：VX，VY，VZ節(jié)點加速度：AX，AY，AZ體加速度：ACLX，ACLY，ACLZ角速度：OMGX，OMGY，OMGZ溫度：TEMP注一雖然V（X,Y，Z）和A（X，Y，Z）作為DOFs出現(xiàn)，它們實際上不是物理DOFs。然而，這些量是被計算作為DOF求解和存儲以用于后處理。以下的標(biāo)記只適用于剛性體（部件號）力：RBFX，RBFY，RBFZ力矩：RBMX，RBMY，RBMZ

位移：RBUX,RBUY,RBUZ轉(zhuǎn)角：RBRX,RBRY,RBRZ速度：RBVX,RBVY,RBVZ角速度：RBOX,RBOY,RBOZ以下標(biāo)記只適用于單元Component:壓力：PRESS回到前面的棒球例子，需由time和x/y/zdisp數(shù)組參數(shù)用EDLOAD命令自動生成位移與時間的載荷曲線。edload,add,ux,,bathand,time,xdisp!球棒的x位移edload,add,uy,,bathand,time,ydisp!球棒的y位移edload,add,uz,,bathand,time,zdisp!球棒的z位移另一種方法，很剛硬的棒球可以模擬為剛體，以簡化所需輸入數(shù)據(jù)和減少CPU時間。對于這種情況，對應(yīng)剛體載荷可以施加有效的PART號（不是節(jié)點Component）.edload,add,rbux,,2,time,xdisp!x位移（如果球棒的PART號為2）edload,add,rbuy,,2,time,xdisp!y位移（如果球棒的PART號為2）edload,add,rbuz,,2,time,xdisp!z位移（如果球棒的PART號為2）如果已知球棒對球碰撞的壓力是時間的函數(shù)，則可以不定義任何接觸表面就能實現(xiàn)加載。取而代之用帶“PRESS”標(biāo)號的EDLOAD命令對包含球表面單元的組元Component加載。edload,add,press,l,cover,battime,batload在這種情況下，在面號1上對單元組元cover加載（在KEY域輸入面號），其載荷曲線是由battime和batload數(shù)組參數(shù)產(chǎn)生的。特別要提出的是，在上例中，僅僅壓力載荷采用EDLOAD命令的LKEY域。LOADkeys（1,2,3等）與面載荷有關(guān)，在《ANSYSElementsReference》中每種單元類型在輸入數(shù)

據(jù)表“surfaceloads”中列出。對于許多非壓力的載荷，可以使用KEY域定義坐標(biāo)系標(biāo)號CID。載荷將作用于用EDLCS命令定義的CID的方向上，或者說，如果沒有指定CID,就作用于整體坐標(biāo)系上。詳細(xì)信息請參看§4.1.5DefiningLoadsinaLocalCoordinateSystem。注意一為避免某些平臺的定時問題，通常是加一個小的時間值（如1.0X10-6）到時間數(shù)組的最后一項?例如，取代3.0的值,數(shù)組的最后一項為下列值：timeint（l）=0,l,2,3.00001增加這樣小的緩沖，不會影響結(jié)果的精度。除了施加載荷外，也可以用EDLOAD，LIST和EDLOAD，DELE來顯示和刪除載荷。用EDFPLOT命令也可以顯示單元上的載荷標(biāo)號，并且可以用EDPL命令繪制載荷曲線。4.1.4數(shù)據(jù)曲線用EDCURVE命令定義的數(shù)據(jù)曲線廣泛應(yīng)用于ANSYS/LS-DYNA中。它們可以用來定義與顯式動態(tài)材料模型有關(guān)的材料數(shù)據(jù)曲線（例如，應(yīng)力-應(yīng)變）和載荷數(shù)據(jù)曲線（力-偏轉(zhuǎn)）。它還可以定義時間載荷曲線（力，位移，速度等）。這些載荷曲線可以用EDLOAD命令輸入。使用材料模型數(shù)據(jù)曲線某些材料模型（例如，TB，PLAW或TB，HONEY）要求指定材料特性數(shù)據(jù)，它們可能是有效應(yīng)變速率、塑性應(yīng)變或體積應(yīng)變的函數(shù)。對于這些數(shù)據(jù)，在用數(shù)據(jù)表［TBDATA］命令定義材料特性之前，需用EDCURVE命令定義特性曲線。在剛性體和壓延筋接觸問題中，也采用數(shù)據(jù)曲線來定義變形特性。與對Component加載相類似，數(shù)據(jù)曲線組合成數(shù)組參數(shù)，然后與特定的曲線參考號相聯(lián)系，這個參考號可用于指定的材料模型（PLAW，HONEY，等）或接觸類型（RNTR，ROTR）和壓延筋。定義數(shù)據(jù)曲線可以分為以下幾個步驟：定義一個包含材料或摩擦力特性橫坐標(biāo)的數(shù)組參數(shù)（例如，有效塑性應(yīng)變,有效應(yīng)變率,位移等）定義第二個數(shù)組參數(shù),包含材料特性或摩擦力的縱坐標(biāo)值。（例如，初始屈服應(yīng)力，彈性模量，力等）。3?定義數(shù)據(jù)曲線（EDCURVE）。選擇一個數(shù)據(jù)曲線ID號，產(chǎn)生數(shù)據(jù)表［TBDATA］時將采用這個數(shù)據(jù)曲線ID號來將這些數(shù)據(jù)與特定的材料特性相聯(lián)系。

定義這些參數(shù)后，在GUI中采用下列路徑定義數(shù)據(jù)曲線:MainMenu〉Preprocessor〉MaterialProps〉CurveOptionsMainMenu〉Solution〉LoadingProps>CurveOptions可以用EDCURVE,LIST顯示數(shù)據(jù)曲線，用EDCURVE,PLOT繪制曲線，用EDCURVE,DELETE刪除曲線。下例講述了怎樣用曲線來定義鋼的分段線性塑性曲線（TB，PLAW，，，，8）：!“3”是任選的材料參考號（MAT）mp,ex,3,30.0e6!彈性模量（psi）mp,dens,3,7.33e-4!質(zhì)量密度（lbf-sec2/in4）mp,nuxy,3,0.30!泊松比注：首先將工程應(yīng)變與工程應(yīng)力關(guān)系的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成真實應(yīng)力與真實應(yīng)變關(guān)系的數(shù)據(jù)，然后，從總真應(yīng)變中減去彈性真應(yīng)變，求出塑性真應(yīng)變。它與總真應(yīng)變一起用于LS-DYNA的*MAT-PIECEWISE-LINEAR-PLASTICITY材料模型#24。!Stress-StrainDatausedwithPiecewiseLinearPlasticity(PowerLaw8):!TotalTotalTotalTotalElasticPlastic!Stress/Eng.Eng.TrueTrueTrueTrue!StrainStressStrainStressStrainStrainStrain!Point(psi)(in/in)(psi)(in/in)(in/in)(in/in)

!!100.000000.00000.00000.0000!260,0000.002060,1200.00200.00200.0000!377,5000.032580,0200.03200.00270.0293!483,3000.083590,2600.08020.00300.0772!598,0000.1735115,0000.16000.00380.1562!698,3000.2710124,9400.23980.00420.2356!776,4001.2255170,0300.80000.00570.7943!注：應(yīng)力/應(yīng)變曲線的第一點未輸入，起始于第二點（橫坐標(biāo)=屈服應(yīng)力）。要與用*SET命令定義的數(shù)組空間相協(xié)調(diào)。*dim,strn,,6!定義有效塑性真應(yīng)變數(shù)據(jù)數(shù)組*dim,strs,,6!定義有效總真應(yīng)力數(shù)據(jù)數(shù)組strn（l）=0.0,0.0293,0.0772,0.1562,0.2356,0.7493!應(yīng)變（in/in）strs（l）=60120.,80020.,90260.,115000.,124940.,170030.!應(yīng)力（psi）edcurve,add,l,strn,strs!曲線#1,縱坐標(biāo)二應(yīng)變，橫坐標(biāo)二應(yīng)力tb,plaw,3,,,8tbdata,6,l!為應(yīng)力/應(yīng)變數(shù)據(jù)采用載荷曲線#1注：如果需要，可以定義塑性失效應(yīng)變。其次，還可以用給定必要的應(yīng)變率參數(shù)或載荷曲線定義應(yīng)變率對屈服應(yīng)力的影響。請參見本手冊的第七章，對這個材料模型有完整的描述。使用載荷數(shù)據(jù)曲線

除了用于特定材料模型外，數(shù)據(jù)曲線還可以用來定義與時間有關(guān)的載荷。除了第一個數(shù)組參數(shù)必須包括時間值，第二個數(shù)組參數(shù)必須包括相應(yīng)的載荷值外，定義載荷曲線的步驟和上述材料數(shù)據(jù)曲線一樣。在用EDCURVE命令定義載荷曲線后，就可以用EDLOAD命令輸入相應(yīng)的載荷曲線參考號（LCID）。下例講述了用EDLOAD命令定義載荷曲線的3個步驟：!步驟1：定義數(shù)組參數(shù)*dim,time,,5time（1）=0,.025,.05,.075,.1*dim,yforce,,5yforce（1）=0,100,200,300,400!步驟2:定義載荷曲線和相應(yīng)的LCID（#11）edcurve,add,11,time,yforce!步驟3:用EDLOAD命令指定LCIDedload,add,fy,,comp,,,,11,1.0如上所述的那樣，在EDLOAD命令的第九個域定義LCID。值得注意的是，如果EDLOAD命令用一個LCID，數(shù)組參數(shù)不能用來定義載荷。當(dāng)特定載荷曲線用于多個組元或載荷標(biāo)記時，在EDLAOD命令中使用LCID而不用數(shù)組參數(shù)是非常有用的。4.1.5在局部坐標(biāo)系中定義載荷ANSYS/LS-DYNA中，可以在已定義的坐標(biāo)系的任意坐標(biāo)方向指定運動為一個組元或部件。這可以用EDLOAD命令的KEY域結(jié)合局部坐標(biāo)系來獲得（EDLCS命令）。一旦用EDLCS命令定義了局部坐標(biāo)系后，（EDLCS，ADD，CID，X1，Y1，Z1，X2,Y2,Z2），就可以在EDLOAD命令中的KEY域用局部坐標(biāo)系ID（CID）定義載荷的作用方向。如果沒有指定CID，載荷就會作用在整體笛卡爾坐標(biāo)系中。一些載荷類型不支持局部坐標(biāo)系;在EDLOAD命令注釋部分，參看BirthTime,DeathTime和CIDSupportTable，可以得到更多的信息。4.1.6指定Birth和Death時間對于每個載荷定義，可以用EDLOAD命令的BTIME和DTIME域來定義激活或殺死時間（EDLOAD，ADD，Lab,KEY,Cname,Par1,PHASE,LCID,SCALE,BTIME,DTIME）。在分析中使用

這些選項就可以在任意時刻激活載荷，隨后殺死。在多階段成形過程中這些選項是非常有用的，這一過程需要連續(xù)施加多個載荷。一些載荷類型不支持局部坐標(biāo)系；在EDLOAD命令注釋部分，參看BirthTime,DeathTime和CIDSupportTable，可以得到更多的信息。4.2約束和初始條件在開始求解之前，需要給模型施加約束。另外，還可能給運動物體設(shè)定初始速度。4.2.1約束與ANSYS（隱式）不同，ANSYS/LS-DYNA區(qū)分零約束與非零約束。非零約束如載荷那樣處理（伴隨著載荷曲線，見本章前面的討論）。僅零約束才能使用D命令，也就是說，給定的值必須總是零。其它值無效，D命令僅用于固定模型的某些部分。可以用零約束來實現(xiàn)對稱/反對稱邊界條件。用戶可以用EDNROT命令在旋轉(zhuǎn)節(jié)點坐標(biāo)系中施加零載荷。但首先需用EDLCS命令定義局部坐標(biāo)系。當(dāng)模擬幾何體的小對稱部分時，需定義滑移或循環(huán)對稱?？梢允褂肊DBOUND命令來定義滑移或循環(huán)對稱的對稱邊界面?？梢杂霉?jié)點組元確定邊界或方向矢量來定義法向（滑移對稱）或旋轉(zhuǎn)軸（循環(huán)對稱）。在ANSYS/LS-DYNA中，可以用EDCNSTR命令模擬其它類型的約束?？捎玫募s束類型有附加節(jié)點設(shè)置（ENS），節(jié)點剛性體（NRB），薄殼邊界到實體（STS），以及鉚接（RIVET）。在GUI中，可以通過下列路徑施加這些約束：MainMenu〉Solution〉Constraints〉A(chǔ)pply〉A(chǔ)dditionalNodal附加節(jié)點設(shè)置約束類型（EDCNSTR,ADD,ENS）允許在一個已經(jīng)存在的剛性體上增加節(jié)點（通過節(jié)點組元），這個剛性體是用EDMP命令定義的，該節(jié)點組元不能和其它任何剛體連接在一起。在剛體上附加的節(jié)點可以放置在模型的任何地方,并且可放置在初始剛體外。ENS選項有許多應(yīng)用，包括在兩個剛體結(jié)合的地方設(shè)置節(jié)點，定義施加節(jié)點載荷的節(jié)點，還有在指定的位置定義集中質(zhì)量。不像用EDMP命令定義的典型剛體一樣，用EDCNSTR,ADD,NRB命令定義的節(jié)點剛體不是和一個部件號相聯(lián)系，而是與一個節(jié)點組元有關(guān)。當(dāng)模擬剛性連接時（焊接），NRB選項是非常有用的。對于一個剛性連接，不同柔性組元（有不同的MATIDs）的部分作用在一起形成一個剛體。所以說很難用一個單一的MATID（和相應(yīng)的部件號）來定義這種類型的剛體。

但是，用一個節(jié)點剛體很容易定義剛性連接。因為節(jié)點剛體不是和一個部件號相聯(lián)系，所以使用剛體（例如用EDLOAD命令施加的載荷）的其他選項不能用于節(jié)點剛體。薄殼到實體邊界選項（EDCNSTR，ADD，STS）把實體單元區(qū)域和薄殼單元區(qū)域固連起來，如圖4-1所示，ConstrainedShelltoSolid,可將一個單獨殼節(jié)點固連到最多9個實體節(jié)點上，這些實體節(jié)點定義一個fiber'矢量。定義fiber'矢量的實體單元節(jié)點在整個分析中保持線性但是在fiber方向上保持相對移動。薄殼節(jié)點必須和某個沿fiber方向的實體單元節(jié)點位置重合。ConstrainedSluelltoSolid圖4-1與用EDWELD命令定義的焊接點相似，RIVET（EDCNSTR，ADD，RIVET）選項在兩個不同位置的節(jié)點間定義了一個無質(zhì)量剛性約束。和焊接點不同的是，一個rivet不能定義破壞。當(dāng)定義了一個rivet時，節(jié)點間的距離將在模擬中的任何運動中保持不變。由rivet連接的節(jié)點不能是模型中其它約束的一部分。4.2.2焊接在顯動態(tài)分析中，模擬被焊接在一起的組元是很普遍的。在部件通常是通過焊接裝配在一起的汽車應(yīng)用中，顯得尤其普遍。這種情況下，在ANSYS/LS-DYNA中使用EDWELD命令來模擬焊接約束?？梢阅M兩種不同類型的焊接：無質(zhì)量焊接點和一般焊接。用EDWELD命令連接的節(jié)點不能用其它方式約束。對于一個無質(zhì)量焊接，必須指定兩個不同位置的節(jié)點。也可以用EDWELD命令輸入失效參數(shù)在焊點內(nèi)定義失效。失效依據(jù)下列關(guān)系：

在GUI中，用下列菜單路徑來定義一個無質(zhì)量焊點：MainMenu〉Preprocessor〉LS-DYNAOptions〉Spotweld〉MasslessSpotwld一般焊接用于模擬兩個部件的長焊接截面。對于一般焊接，你必須指定一個有效的節(jié)點組元，可以使用重合節(jié)點。但是，如果使用了重合節(jié)點，就必須定義輸出數(shù)據(jù)所用的局部坐標(biāo)系。一般焊接內(nèi)的失效也可以用EDWELD命令的失效參數(shù)來定義，使用與上述等式相同的關(guān)系式。在GUI中，采用下列菜單路徑來定義一般焊接：MainMenu〉Preprocessor〉LS—DYNAOptions〉Spotweld〉GenrlizdSpotwld4.2.3初始速度在瞬動態(tài)模擬中，經(jīng)常需要定義初始條件。在ANSYS/LS-DYNA中，可以用EDVEL和EDPVEL命令定義初始速度。可以使用這些命令對各種實體施加線速度和角速度。用EDVEL對節(jié)點組元或單個節(jié)點施加速度；用EDPVEL給部件或部件集合施加速度。EDVEL和EDPVEL提供了兩種定義角速度的方法，Option=VGEN和Option=VELO.VGEN方法圍繞指定軸對一個實體（節(jié)點組元，部件等）施加剛體