LS-DYNA超详细、超全面中文教程

March7,2002Inventory#0016301-1ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual欢迎!•欢迎使用ANSYS/LS-DYNA显式动力学培训手册!•这个培训课程包括将ANSYS前后处理器和LS-DYNA显式求解器有效结合起来完成高度非线性及瞬态分析的过程。同时ANSYS隐式求解器可以与LS-DYNA显式求解器一起使用来扩展应用范围。•假设使用者已经了解ANSYS中基本的静态非线性和动力学分析过程，如金属塑性分析，接触及瞬态现象，及基本的建模和网格划分技术，如选择逻辑的概念。March7,2002Inventory#0016301-2ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual培训安排第1天概述、单元、part定义第2天载荷边界、求解控制、后处理第3天材料、接触第4天重启动、显式－隐式连续求解、隐式－显式连续求解第5天跌落分析、总结、讨论March7,2002Inventory#0016301-3ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual培训目标和方式•培训目标:–判断问题属于显式求解或隐式求解的能力。–熟练利用ANSYS/LS-DYNA完成显式动力学分析的过程。–获得在显式动力分析中有效解决问题的实际经验•培训方式:–培训手册和习题集是这套幻灯的拷贝文档。–习题集的练习用来强化每一章所学习的内容。概述第1-1章March7,2002Inventory#0016301-5ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual概述本章目标•本章包括显式动力学和ANSYS/LS-DYNA程序的背景、应用、理论以及概述。•主题:A.什么是ANSYS/LS-DYNA?B.ANSYS/LS-DYNA的应用C.隐式和显式方法的比较D.临界时间步E.文件系统F.习题March7,2002Inventory#0016301-6ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual概述A.什么是ANSYS/LS-DYNA?•显式动力学有限元程序的基本目标•用来求解高度非线性瞬态动力学问题–对大范围的接触类型有效–丰富先进的材料模型–强大的大变形分析能力•ANSYS和LS-DYNA程序的无缝结合–将LS-DYNA求解器完全集成到ANSYS程序中–所有的前后处理使用ANSYS标准格式–GUI完全类似于通用ANSYS程序–支持隐式－显式顺序求解能力March7,2002Inventory#0016301-7ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual概述…什么是ANSYS/LS-DYNA?•完美的显式和隐式求解技术的结合•ANSYS前后处理:–所有的显式动力学特定的命令有EDxx前缀–用户化ANSYSGUI能有效的执行显式问题–支持所有的固体建模和布尔操作–允许直接输入IGES,Pro/E,ACIS,Parasolid等几何模型–支持所有的ANSYS自由网格划分技术–可以使用APDL和优化设计–支持所有的通用后处理器特性和动画宏–专业的时间－历程后处理器•LS-DYNA求解器–市场上昀快的显式求解器–比其他任何显式程序具有更多的特性–完全版本的LS-DYNA(带有气囊，空气包,安全带,炸药模型等)–完全版的LS-POST后处理器March7,2002Inventory#0016301-8ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual概述B.ANSYS/LS-DYNA的应用•防撞性分析–ANSYS/LS-DYNA适合波的传播分析:•整车碰撞•汽车部件分析•所有汽车工业的碰撞–轿车–卡车–公共汽车–火车–轮船–航行器March7,2002Inventory#0016301-9ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual•制造过程的模拟•深拉•液压成形•超弹成形•轧制•挤压•冲压•加工•钻•所有的这些成形过程可以利用LS-DYNA程序的质量缩放和变化工具速度功能来模拟概述…ANSYS/LS-DYNA的应用March7,2002Inventory#0016301-10ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual•管碰撞(ANSYSNews3/93):•带有50rad/sec旋转角速度的管的碰撞•CPU时间(SGIOctaneR12000)20秒•接触/碰撞–跌落试验–摆锤碰撞试验–喷气发动机扇片的包容性分析•大范围的接触分析类型概述…ANSYS/LS-DYNA的应用March7,2002Inventory#0016301-11ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual应力波的传播2500体单元.CPU时间2sec(SGIOctaneR12000)F(t)概述…ANSYS/LS-DYNA的应用•非线性屈曲•阶越屈曲•声波的传播•失效分析March7,2002Inventory#0016301-12ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManualPUNCHDIEBLANK静态“准”静态动态结构问题金属成形碰撞问题ΣF=0ΣF≈0ΣF=ma隐式方法显式方法概述C.显式和隐式方法的比较March7,2002Inventory#0016301-13ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual隐式时间积分:•时间t+Δt时计算平均加速度－位移:{}[]{}att1ttFKuΔ+−Δ+=线性问题:–当[K]是线性时无条件稳定–可以采用大的时间步非线性问题:–通过一系列线性逼近(Newton-Raphson)来获得解–要求对非线性刚度矩阵[K]求逆–收敛需要小的时间步–对于高度非线性问题无法保证收敛概述…显式－隐式方法的比较March7,2002Inventory#0016301-14ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual显式时间积分•用中心差分法在时间t求加速度:其中{Ftext}为施加外力和体力矢量,{Ftint}为下式决定的内力矢量:•Fhg为沙漏阻力(见单元一章)；Fcont为接触力.•速度与位移用下式得到:{}[][][]()inttextt1tFFMa−=−contacthgnTFFdBF+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+Ω∫Σ=Ωσint{}{}{}tttttttavvΔ+=Δ−Δ+2/2/{}{}{}2/2/ttttttttvuuΔ+Δ+Δ+Δ+=其中Δtt+Δt/2=.5(Δtt+Δtt+Δt)andΔtt-Δt/2=.5(Δtt-Δtt+Δt)概述…显式－隐式方法的比较March7,2002Inventory#0016301-15ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManual显式时间积分（续）:•新的几何构形由初始构形{xo}加上位移增量获得•非线性问题:–集中质量矩阵需要简单求逆–方程非耦合，可以直接求解(显式)–无须对刚度矩阵求逆，所有非线性（包括接触）都包含在内力矢量中–内力计算是主要的计算部分–无须收敛检查–保持稳定状态需要小的时间步{}{}{}ttottuxxΔ+Δ++=概述…显式－隐式方法的比较March7,2002Inventory#0016301-16ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0ExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LSExplicitDynamicswithANSYS/LS---DYNA6.0DYNA6.0DYNA6.0TrainingManualΔΔttcrit≤=2ωmax概述…显式－隐式方法的比较隐式时间积分•对于线性问题，时间步可以任意大（稳定）。•对于非线性问题，时间步由于收敛困