AUTODYN培训二

2-12020/3/10ANSYSAUTODYN基础培训二添加标题2-22020/3/10基础培训二•1、Lagrange求解器•2、模型生成•3、Lagrange之间的作用添加标题2-32020/3/10AUTODYN求解器类型LagrangeEulerALESPHShellBeam添加标题2-42020/3/10拉格朗日求解器•节点与材料一起运动•通常用于固体求解T=0.0T0.0添加标题2-52020/3/10•在初始计算中，通过对节点速度积分得到新节点位置；•通过新节点的坐标位置，计算新单元密度和单元应变率。Dt拉格朗日求解器计算周期添加标题2-62020/3/10•通过应变，新的应力可以计算得到；•对于各向同性材料，单元变形能分成两个独立的部分。体积改变形状改变拉格朗日求解器计算周期添加标题2-72020/3/10拉格朗日求解器•体积改变是由球应力张量引起；•形状改变是由于偏应力张量引起；•球应力由状态方程(EOS)求解；•偏应力是由胡克定律(弹性)和塑性屈服准则(本构关系)求解-即AUTODYN的强度模型；•再加上失效模型就构成了一个完整的材料模型。计算周期添加标题2-82020/3/10•一旦计算单元的内部应变率被决定，每一个节点的受力能被计算；•在这个阶段，任何从边界条件或者与其它物体作用的外力作为最后的节点力；•知道节点力，可以计算节点加速度；•积分节点加速度可以得到节点新的速度；•完整的一个计算周期，重复这样的周期达到要求的求解时间或循环次数。拉格朗日求解器计算周期添加标题2-92020/3/10质量守恒能量守恒状态方程动量守恒积分积分S力S质量初始条件节点位移应变率，密度压力，内能偏应力节点力节点加速度节点速度外力(边界条件和相互作用力)拉格朗日求解器计算周期添加标题2-102020/3/10拉格朗日求解器低速挤压碰撞添加标题2-112020/3/10拉格朗日求解器•结构求解器(V5和更早版本)；–2D体单元和壳单元–3D体单元、壳单元和杆单元•非结构求解器(V6和以后版本)；–3D体单元、壳单元和杆单元􀁑􀁑•结构和非结构求解器能用在同一个模型中；•非结构化求解器特点：–求解更快–内存更小–适合更多的单元类型–可以方便地输入非结构网格•结构化网格能被转换成非结构化网格。结构和非结构求解器添加标题2-122020/3/10拉格朗日体单元求解器非结构求解器•单元和面连通性•数据存储满足精确要求结构求解器•基于IJK空间•单元和面通过IJK空间定义(与数据存储一样)•数据存储直接与单元拓扑相连添加标题2-132020/3/10拉格朗日体单元求解器•8节点精确体积积分；•可选的8节点，近似单点高斯体积积分适合非结构求解器；–FE公式(Hallquist)–对于弯曲变形，单元精度会有一些损失•使用人工粘性处理冲击问题；•使用沙漏控制保证稳定性；•五面体单元–退化六面体单元；•非结构六面体求解速度约为结构求解的两倍；•非结构求解需要的内存比结构求解少30%。六面体/五面体求解器添加标题2-142020/3/10拉格朗日体单元求解器比较：内存(Mb)时间(Min)加速比结构4001.741.00非结构(Exact)3400.881.97非结构(Gauss)3400.622.803.2GhzPentiumIVProcessor,WindowsXP500,000单元效率内存速度六面体/五面体求解器添加标题2-152020/3/10拉格朗日体单元求解器六面体/五面体求解器结构六面体(IJK)非结构六面体(Exact)添加标题2-162020/3/10拉格朗日体单元求解器六面体/五面体求解器Structured(IJK)UnstructuredExactUnstructuredGauss添加标题2-172020/3/10拉格朗日体单元求解器头盔碰撞添加标题2-182020/3/10拉格朗日体单元求解器结构非结构结构非结构头盔碰撞运行时间结构求解器：443分钟(36284cycles)非结构求解器：265分钟(37013cycles)添加标题2-192020/3/10拉格朗日体单元求解器非结构四面体求解器SCPTetANPTetstandardconstantpressureAverageNodalPressure添加标题2-202020/3/10拉格朗日体单元求解器非结构四面体求解器SCPTetANPTet添加标题2-212020/3/10拉格朗日壳单元求解器•2D采用有限差分方法；•3D采用有限体积方法；•节点轨迹变形；•厚度是一个填充参数；•假设厚度方向为零应变；•时间步长由长/宽决定，不由厚度决定。添加标题2-222020/3/10拉格朗日壳单元求解器•非结构求解比结构求解器更有效•在相同的内存条件下，非结构求解器存放的数据多于结构求解器四边形单元内存(Mbytes)时间(分钟)加速比结构5903.131.00非结构5951.162.703.2GhzPentiumIVProcessor,WindowsXP添加标题2-232020/3/10拉格朗日壳单元求解器四边形壳单元结构VS非结构添加标题2-242020/3/10拉格朗日壳单元求解器结构非结构金属成型运行时间(65,000cycles)结构网格(IJK)3,814分钟非结构网格1,722分钟添加标题2-252020/3/10拉格朗日壳单元求解器非结构主四边形壳单元金属冲压成型添加标题2-262020/3/10拉格朗日壳单元求解器四边形/三角形壳单元非结构(上面)、结构四边形(中间)、结构三角形(底部)位移时间添加标题2-272020/3/10拉格朗日壳单元求解器•用户定义层数；•每一层可以是各向同性或异性材料；•每一层指定一个厚度。多层复合壳单元外层内层添加标题2-282020/3/10拉格朗日梁单元求解器•2节点的梁单元公式；•允许大的轴向应变。内存(Mbytes)时间(分钟)加速比IJK梁1500.441.00非结构梁1650.251.763.2GhzPentiumIVProcessor,WindowsXP结构/非结构梁单元求解器效率(100,000梁单元)例子：添加标题2-292020/3/10拉格朗日梁单元求解器梁单元截面形状添加标题2-302020/3/10拉格朗日梁求解器弹簧单元添加标题2-312020/3/10拉格朗日梁求解器弹簧单元速度与时间曲线添加标题2-322020/3/10拉格朗日梁求解器阻尼单元添加标题2-332020/3/10拉格朗日梁求解器弹簧&阻尼单元联合速度与时间曲线添加标题2-342020/3/10拉格朗日梁单元•单根梁•多根梁•2D梁构架•3D梁构架梁求解器集合组名(类型，梁号[单元/梁])添加标题2-352020/3/10拉格朗日壳&梁求解器冲击波对结构中的影响添加标题2-362020/3/10拉格朗日求解器(3D)•兼容性：–模型•非结构和结构(IJK)求解器能在一个模型中使用；–接触•在任意非结构/结构(IJK)之间使用；–连接•在任意非结构/结构(IJK)之间使用；–与3DFCT和多物质欧拉耦合•包括厚度壳单元；–并行•可用于结构求解器和非结构求解器。添加标题2-372020/3/10拉格朗日求解器•优势：–更少的循环计算时间(与Euler/SPH比较)；–清晰的材料界面和边界定义；–时间历史信息完整；–强度模型好；–较少的冲击扩散；–代码相对简单。•壳单元优势：–时间步长由单元面积决定，不是单元厚度。•梁单元优势：–时间步长由单元长度决定，不是横截面积。•不足：–单元变形导致时间步长变小；–单元变形导致网格混乱；–特殊的需要碰撞/滑移界面。添加标题2-382020/3/10基础培训二•1、Lagrange求解器•2、模型生成•3、Lagrange之间的作用添加标题2-392020/3/10模型生成•结构化网格–用(I,J,K)指标空间；–网格在AUTODYN里生成；–通过ICEM-CFD或TrueGrid输入结构化网格；–完全的Fill使用选项(用材料/初始条件)；–边界条件用指标空间，交互式或者组施加。•非结构化网格–使用单元/节点连通性；–目前，不能在AUTODYN中生成网格；–通过LS-DYNA.k文件和Nastran.dat文件输入非结构网格；–转换结构化网格为非结构化网格；–有限的使用Fill选项；–边界条件用交互式或者组施加。添加标题2-402020/3/10结构求解器•对于每一个Part，一个结构化网格通过单元、节点和空间位置定义连通性；•网格可以看成两中空间：–指标空间（I、J、K）–物理空间（X、Y、Z）•指标空间在节点之间定义连通性；•物理空间定义节点的空间坐标；•物理空间通常用来识别；•指标空间用来建立模型。添加标题2-412020/3/10结构求解器•指标空间–在AUTODYN里，每一个结构Part定义一个指标空间(i,j,k)，i,j,k是从1到N的的整数–指标空间是矩形(2D)或立方体(3D)添加标题2-422020/3/10结构求解器•物理空间–在AUTODYN里，每一个结构Part也定义一个xyz空间，x,y,z是实数–在物理空间里，通常网格有一个形状i=1添加标题2-432020/3/10结构求解器•不用区域–不是所有在指标空间定义的单元都需要定义物理空间-这就可以实现复杂几何模型划分网格不用的单元连接的节点指标空间物理空间添加标题2-442020/3/10结构求解器•Part向导(predef)允许自动划分预先确定几何的结构化网格：–2DVolume:Box，Quad，Circle，尖顶拱形，菱形，三角形，楔形–3DVolume:Box,Hex,Cylinder,Sphere,尖顶拱形,Fragments/Bricks–Shells:Plate,Cylinder–Beams:Single,Multiple,2DFrame,3DFrame–网格转换AUTODYN里创建结构化网格输入结构化网格：–ICEM-CFD–TrueGrid•手工生成结构网格：–点–边–面–体添加标题2-452020/3/10结构求解器生成Part向导三部曲定义几何定义网格填充材料添加标题2-462020/3/10结构求解器Part向导-Box(2D)添加标题2-472020/3/10结构求解器Part向导-Circle(2D)添加标题2-482020/3/10结构求解器Part向导-2D楔形尖顶拱形四边形菱形三角形添加标题2-492020/3/10结构求解器Part向导-Box(3D)添加标题2-502020/3/10结构求解器Part向导-Cylinder(3D)添加标题2-512020/3/10结构求解器Part向导-3D球六面体尖顶拱形砖块结构添加标题2-522020/3/10结构求解器•一步步的生成网格：–点–线–面–体–拉伸手工生成网格添加标题2-532020/3/10结构求解器•生成节点：•节点的I、J和K的值；•节点坐标。手工生成网格添加标题2-542020/3/10结构求解器•生成线条：•I/J/K方向；•几何比例；•直线或圆弧；•圆弧中心。手工生成网格添加标题2-552020/3/10结构求解器•生成平面：•I/J/K常数；•网格类型。手工生成网格添加标题2-562020/3/10结构求解器手工生成网格•生成体网格：•生成方向；•网格比例。添加标题2-572020/3/10结构求解器网格过渡添加标题2-582020/3/10结构求解器Part向导-3D圆柱面平面添加标题2-592020/3/10结构求解器•TrueGrid(XYZScientific)–在TrueGrid生成网格–输出AUTODYN-3D网格数据(.zon)–用“Import,TrueGrid”下拉菜单分别读入Part–能够定义块和壳单元–自动创建和填充多物质Part–输入的体单元能够用于拉格朗日、ALE和Fill求解器输入结构网格添加标题2-602020/3/10结构求解器•ANSYS,ICEM-CFD–超