CH11隐式-显式序列求解

ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual第11章隐式-显式序列求解ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-2本章目标•在完成本章的学习以后,应能执行隐式－显式的序列求解1.定义隐式－显式序列求解的意义2.隐式－显式序列求解指南3.描述需要进行隐式－显式求解的典型应用4.详细描述隐式－显式求解的基本步骤ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-3隐式－显式序列求解•隐式－显式序列求解是指使用隐式求解器得到模型的初始应力，然后在显式动力分析之前将它们加到结构上.初应力经常叫做“预载荷”,当它们影响被分析结构的动力响应时被包含在显式分析中.–隐式－显式求解技术能用于任何ANSYS/LS-DYNA单元(单元160-167)和与它们对应的隐式单元.–在隐式分析阶段,仅用于显式求解的单元应被完全约束住.–许多使用ANSYS/LS-DYNA进行分析的结构受有预载荷.如果不能确定预载荷是否影响系统的动态响应,进行隐式－显式序列求解.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-4隐式－显式求解–描述•不象显式－隐式求解被局限于金属成形过程,隐式－显式过程能广泛用于初应力影响动态响应的工程问题中.•在隐式－显式求解中,来自ANSYS隐式求解的节点位移和转动被自动写到ANSYS/LS-DYNA动力松弛文件中(drelax).•隐式－显式序列求解的隐式部分仅能用于小应变和线性材料.•在详细描述怎样在ANSYS/LS-DYNA中进行隐式－显式序列求解之前，我们将概述几项需要应力预载荷的典型应用。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-5应用–旋转机械•涡轮:–Blade-out–Diskburst–Foreignobjectdamage–Mountloads–Bearingloads•轮子•轮胎ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-6应用–压力容器•需要知道初始环向应力以进行LS-DYNA分析ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-7应用–螺栓连结•为了计算法兰的动态响应螺栓必须被预紧ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-8应用–包含加工预载荷的部件•高尔夫球的破坏•含有不同材料的合成物ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-9隐式－显式序列求解的基本步骤•进行隐式－显式序列求解需要8个基本步骤:1.进行隐式求解2.为进行显式求解改变当前的作业名3.将隐式单元转换为与之对应的具有适当属性的显式单元(关键选项,实常数，材料特性等等)4.移进行隐式分析时所加的附加约束5.将来自隐式分析的节点结果写到动力松弛文件中6.使用动力松弛文件初始化用于显式分析模型的几何形状7.给显式分析施加另外的载荷条件8.进行显式求解•以下的幻灯片着重于详细介绍每一步.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-10步骤1:进行隐式求解•在进行隐式分析时,应采用下面所列的建议.–在进行隐式分析时,最好采用与显式单元对应的单元类型.这些单元包括LINK8,BEAM4,SHELL181,SOLID45,COMBIN14,MASS21,和LINK10.虽然也可以使用其它的单元,但使用对应单元时,由隐式到显式的转换最容易.–如果在隐式求解时使用了非对应单元,它们必须与将转换的显式单元有相同的节点数,因此不应该使用有中节点的单元.–在隐式求解时,所有在显式分析中使用的节点和单元都必须被定义.这些附加单元,(例如在鸟撞分析中的鸟或跌落中的刚性地面),的所有自由度都应该被约束以使它们不成为隐式分析的一部分.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-11(续)步骤1:进行隐式求解–隐式分析应该是线性的,将作为预载荷施加到显式分析的单元结果应该是小应变.–隐式求解应该是与路径无关的线弹性材料.–来自隐式分析的温度结果当前不能用于显式分析.–在退出隐式分析前将数据库存为Jobname1.dbExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-12UtilityMenu:File-SaveasJobname.db步骤2:为进行显式求解改变作业名•将当前的作业名改为Jobname2然后保存数据库(Jobname2.db).如果没有进行此操作,在完成显式求解后,隐式结果文件(Jobname1.rst)将被覆盖.UtilityMenu:File-ChangeJobname.…ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-13步骤3:改变单元类型•与显式-隐式所描述的相同,存在着相对应的显式和隐式单元类型.当进行隐式-显式序列求解时,如果在隐式求解中使用与显式对应的单元类型将是最容易的.对应的隐式-显式对为:隐式类型显式类型•LINK8LINK160•BEAM4BEAM161•SHELL181SHELL163•SOLID45SOLID164•COMBIN14COMBI165•MASS21MASS166•LINK10LINK167•如果在隐式分析时所使用的所有单元都是与显式分析相对应的单元,通过执行ETCHG,ITE命令,它们将会自动转换为显式单元.Preprocessor:ElementType-SwitchElemType....ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-14(续)步骤3:转换单元类型•在执行ETCHG命令时,隐式分析所使用的非对应单元将不会自动转换.必须使用EMODIF命令进行人工转换.•PreprocessorMove/Modify--Elements-ModifyAttrib•首先拾取将被修改的单元•然后将STLOC指定为Elemtype并指定合适的新属性号.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-152.Preprocessor:Move/Modify--Elements-ModifyNodes1.Preprocessor:Create-Nodes-InactiveCS...(续)步骤3:转换单元类型•隐式单元类型LINK8,LINK10,和BEAM4一般只由两个节点构成然而与它们对应的显式单元(LINK160,LINK167,和BEAM161)需要第三个定位节点.因为对应单元需要第三个节点,在执行ETCHG命令后额外的节点必须进行手工定义(N命令)并加入单元中(EMODIF):ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-16续)步骤3:转换单元类型•在单元转换期间,可能需要改变显式分析的单元属性(例如KEYOPTS).•在隐式分析阶段,只能激活线弹性材料.因此,在进行显式分析时对某些单元可能需要加入塑性材料特性.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-17步骤4:移走额外约束•在隐式求解时,显式求解所需要的额外的节点和单元被完全约束.因此,为了进行动力学分析,必须使用DDELE命令移走附加的约束.Preprocessor:Loads--Constraints-Delete-OnNodes…•首先选择合适的节点•然后指定删除ALLDOFExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-18步骤5:写来自隐式分析的节点结果•进行隐式-显式求解时,隐式分析的结果必须写入LS-DYNAASCII文件drelax.此操作使用REXPORT命令来完成.注意必须指定载荷步,子步和文件名.一般来讲使用的文件名应为Jobname1.rst.Preprocessor:Solution--Constraints-ReadDisp....ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-19步骤6:初始化模型的几何形状•为了施加预载荷,包含在drelax文件中的位移和转动被指定到显式分析的结构中.EDDRELAX命令指示LS-DYNA求解器使用动力松弛进行应力初始化.所谓“static”分析实在虚拟时间进行，在此时间步内，所有动能由阻尼消除.用户只需要在EDDRELAXGUI菜单中选择ANSYS选项,因为此命令中的所有其它域在这种特殊的序列求解类型中都被忽略.Solution:AnalysisOptions-DynamicRelaxationExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-20•在进行显式分析时,可能需要在所分析的结构上施加其它载荷.这些载荷一般包括初始速度(EDIVELO)和时间历程载荷(EDLOAD).当施加这些载荷时采用本课程前面所给的对一般显式动力分析的指南.Solution:InitialVelocity...Solution:-LoadingOptions-SpecifyLoads步骤7:施加所需的载荷条件•即使使用了动力松弛,对隐式-显式求解也使用“TransientOnly”ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-21步骤8:进行显式分析•一旦已经指定了所需要的载荷,可以执行隐式-显式序列求解.Solution:-SOLVE--CurrentLS从命令行运行:lsdyna56i=Jobname.km=drelax•在求解完成以后,可以使用典型的ANSYS后处理过程来查看和动画隐式-显式分析的结果.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN200011-22练习-叶片包容器•本章练习开始于第二卷的E11-1.•使用批处理模式运行此喷气发动机风扇叶片包容器.由于求解时间和所需硬盘空间的关系,以后再运行此练习.输入文件已作好,不需要另外的指导.