《LS-dyna ppt 第一章概述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LS-dyna ppt 第一章概述.ppt（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、概述,第1章,March 7, 2002 Inventory #001630 1-2,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。,March 7, 2002 Inventory #001630 1-3,培训目标和方式,培训目标: 判断问
2、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。,March 7, 2002 Inventory #001630 1-4,概述 本章目标,本章包括显式动力学和ANSYS/LS-DYNA 程序的背景、使用、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. 练习题 G. 课程提纲,Marc
3、h 7, 2002 Inventory #001630 1-5,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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-6,概述 什么是 ANSYS/LS-DYNA?,完美的显式和隐式求解技术的结合 AN
4、SYS 前后处理: 所有的显式动力学特定的命令有EDxx前缀 用户化ANSYS GUI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 市场上最快的显式求解器 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,March 7, 2002 Inventory #001630 1
5、-7,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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-8,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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-9,管碰撞 (ANSYS News 3/93): 带有50 rad
6、/sec旋转角速度的管的碰撞 CPU 时间 (SGI Octane R12000) 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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-10,应力波的传播 2500 体单元. CPU 时间2 sec (SGI Octane R12000),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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-11,静态,“准” 静态,动态,结构问题,
7、金属成形,碰撞问题,S F = 0,S F 0,S F = ma,隐 式 方 法,显 式 方 法,概述C. 显式和隐式方法的比较,March 7, 2002 Inventory #001630 1-12,隐式时间积分: 时间t+Dt 时计算平均加速度位移:,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,March 7, 2002 Inventory #001630 1-13,显式时间积分 用中心差分法在
8、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:,其中 tt+t/2=.5(tt+ tt+ t) and tt- t/2=.5(tt- tt+ t),概述 显式隐式方法的比较,March 7, 2002 Inventory #001630 1-14,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
9、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,概述 显式隐式方法的比较,March 7, 2002 Inventory #001630 1-15,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，时间步由于收敛困难变小,显式时间积分 当时间步小于临界时间步时稳定,其中wmax = 最大自然角频率 由于时间步小，显式分析对瞬态问题有效,March 7, 2002 Inventory #001630 1-16,杆件的临界时间步长 自然频率: 临界时间步长:,其中,(波传播速度),概述D. 临界时间步,Courant-Friedrichs
10、-Levy-准则 t 为波传播杆长 l需要的时间 注意: 临界时间步尺寸由LS-DYNA 自动计算。它依赖于单元长度和材料特性（音速）它很少需要用户重新定义（后面将讨论）。,March 7, 2002 Inventory #001630 1-17,ANSYS/LS-DYNA在计算所需时间步时检查所有单元. 为达到稳定采用一个比例系数（缺省为0.9）来减小时间步: 特征长度 l 和波速 c 取决于单元类型:,L1,L4,L3,L2,A,壳单元:,梁单元:,概述 临界时间步,March 7, 2002 Inventory #001630 1-18,概述E. 文件系统,ANSYS /SOLU LS-
11、DYNA solver task Writes and submits Jobname.K - standard LS-DYNA ASCII input file,ANSYS /PREP7 Preprocessing (database) Creates Jobname.DB mesh, materials, loads, etc.,ANSYS /POST1 General postprocessing Reads Jobname.RST - general binary result data EDRST,Freq,LS-POST (phase 3) & ANSYS /POST26 Post
12、process ASCII output files - GLSTAT, MATSUM, SPCFORC, etc. EDOUT,File and EDREAD, ,File,ANSYS /POST26 Time history postprocessing Reads Jobname.HIS - selective binary results data EDHIST,Comp and EDHTIME,Freq,LS-POST (phase 1) Postprocess binary files - d3plot Similar to Jobname.RST EDRST,Freq,LS-PO
13、ST (phase 2) Postprocess time history binary results files - d3thdt Similar to Jobname.HIS EDHIST,Comp and EDHTIME,Freq,March 7, 2002 Inventory #001630 1-19,概述 文件系统,ANSYS/LS-DYNA 运行过程中产生的ANSYS文件的描述: Jobname.K 在执行ANSYS SOLVE命令后自动生成的LS-DYNA 输入文件 包括存在于ANSYS数据库中的几何、载荷和材料数据 ASCII 输入文件 100% 相容于 LS-DYNA 版本
14、960 能自动地通过EDWRITE命令生成: Solution Write Jobname.K Jobname.RST 与标准的ANSYS .RST类似的显式动力学结果文件 主要用来在通用后处理器ANSYS postprocessor (POST1)中查看结果 包括相对少的时间步结果 (e.g., 10 - 1000),March 7, 2002 Inventory #001630 1-20,ANSYS/LS-DYNA 运行过程中产生的ANSYS文件的描述(继续): Jobname.HIS POST26 中使用的显式动力学时间历程结果文件 包含模型中节点或单元子集的结果 通常比 Jobname
15、.rst 包含更多时间步的结果信息 时间历程 ASCII 输出文件 包含显式分析的附加信息的特定文件 用户在求解前定义要输出的文件 (EDOUT command) ASCII 输出文件 (一些通过 POST26 中EDREAD命令可以获得的) 包括: GLSTAT:总体统计和能量 MATSUM:材料能量总结 (基于 Part ID 号) SPCFORC:单点 (节点) 约束反作用力 RCFORC:接触面反作用力 RBDOUT:刚体数据 NODOUT:节点数据 ELOUT:单元结果 etc.,概述 文件系统,March 7, 2002 Inventory #001630 1-21,概述 文件系统
16、,在显式求解过程中可以生成下面两个文件用于ANSYS/LSDYNA附带的 LS-POST后处理 : D3PLOT : 类似于 ANSYS Jobname.RST 的二进制结果文件 D3DHDT : 类似于ANSYS Jobname.HIS 的时间历程结果文件 LS-POST可以识别所有的由LS-DYNA 生成的 ASCII 时间历程输出文件,March 7, 2002 Inventory #001630 1-22,概述F. 练习题,这个习题包括下面问题: 练习1. 风机包容性分析 请参照习题集,March 7, 2002 Inventory #001630 1-23,概述G. 课程提纲,1. 概述 2. 单元 3. Part 定义 4. 材料定义 5. 加载、刚性体和边界条件 6. 接触表面 7. 求解和模拟控制 8. 后处理 9. 重启动 10. 显式隐式顺序求解 11. 隐式显式顺序求解 12. 跌落测试模块 (DTM) 13. 总结,
