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1、加载，刚性体和边界条件,第2-1章,March 7, 2002 Inventory #001630 2-2,加载，定义边界条件及刚体 本章的目标,本章讲术了如何施加载荷、初始条件和阻尼。另外还讨论了刚体和约束问题。 主题: 加载和边界条件 一般加载过程 热载荷的施加 初始速度 阻尼的施加 刚体 约束 本章的例题,March 7, 2002 Inventory #001630 2-3,加载，定义边界条件及刚体 A. 加载和边界条件,与隐式静力分析不同，所有显式动力分析施加的载荷必须是时间的函数，ANSYS中时间载荷步的概念将不再适用。,因为时间的相关性，许多ANSYS 中的加载命令 (如： F
2、and SF)在LS-DYNA中不再适用。,在显式动力分析中只能使用两个数组来定义载荷。一个数组是时间变量，另一个是载荷变量。 阻尼是用来减小与载荷对应的动力响应。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-4,加载，定义边界条件及刚体 .加载和边界条件,另外，D命令不能用来加载，因为它不与时间相关，它只能用来施加约束 (永久性的零位移约束). 在显式动力分析中，耦合(CP)和约束方程(CE)仅对位移的平动(U)和转动(ROT) 有效。在大变形中使用耦合(CP)和约束方程(CE) 要分外小心，另一种约束方法(如, 用EDCNSTR)将在本章后面讨论。 初始速度 (ED
3、VEL) 和刚体 (EDMP, RIGID) 的定义在显式动力分析中非常重要，它们可以通过避免渐增载荷和减少模型的自由度数来减少CPU 时间。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-5,加载，定义边界条件及刚体 .加载和边界条件,ANSYS/LS-DYNA 通常被用来求解瞬态动力分析问题 (EDDRELAX, OFF， 它也可以求解静力问题，但这类问题最好使用隐式方法求解，如：ANSYS。 一个真动力松弛分析 (EDDRELAX, DYNA) 使得LS-DYNA显式求解器可以通过增加阻尼直到动能降为零来执行一个静力分析。一旦动力松弛分析已经确定了系统的初始应力状态
4、（如预应力），就可以接着进行全瞬态动力分析。 对预加载几何结构应力初始化 (EDDRELAX, ANSYS) 类似于真动力松弛分析，但它需要通过前面的隐式静态分析预先获得预载变形。这种类型的分析称为隐式显式顺序求解，详见4-3章。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-6,加载，定义边界条件及刚体 B. 一般加载过程,在ANSYS/LS-DYNA中，所有瞬态加载必需使用EDLOAD 命令，并按以下步骤: 创建组元（ component）或Part 定义数组参数 使用EDLOAD命令加载 创建组元（ component）或Part: ANSYS/LS-DYNA 中的
5、许多载荷是加在节点组元上的 。但压力是施加在单元组元（ element components ）上，而刚体载荷是被施加在Part上。 就当前所选的节点使用 CM 命令创建节点组元 Utility Menu Select Entities Nodes Utility Menu Select Comp/Assembly Create Component,March 7, 2002 Inventory #001630 2-7,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,最好给创建的集合定义一个意义明确的名字，这样可以避免将载荷加到错误的结构上。 定义数组参数 : 在 ANSYS/LS-DYNA中，所有
6、载荷都是按特定时间间隔施加 ，并成组地定义时间数组参数及相应的载荷数组参数 (*DIM and *SET): Utility Menu Parameters Array Parameters Define/Edit Add,March 7, 2002 Inventory #001630 2-8,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,每一个时间值与一个载荷值对应。 载荷应施加在整个求解时间中。当达到定义的时间终点时，载荷将会迅速置为零，为避免结构的突然卸载，可以适当延长载荷的终止时间超过分析结束的时间，特别是在随后需要进行重起动的分析中应该注意这一点。 使用EDLOAD命令加载: 完成组元（
7、component）或Part和参数数组定义后可以使用 EDLOAD 命令来加载: Solution Loading Options Specify Loads 先选择载荷选项中的（Add Loads）. 这一选项同时也可以列出载荷（listing Loads） 和删除载荷（ deleting load）.,March 7, 2002 Inventory #001630 2-9,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,选择所要施加载荷的类型: 对节点组元（ Components） : Forces: FX, FY, FZ Displacements: UX, UY, UZ Velocitie
8、s: VX, VY, VZ Accelerations: AX, AY, AZ Base Accelerations: ACLX, ACLY, ACLZ Moments: MX, MY, MZ Rotations: ROTX, ROTY, ROTZ Angular Velocities: OMGX, OMGY, OMGZ Temperatures: TEMP 对单元组元（ Element Components） : Pressures: PRESS 对 Parts (刚体) : Forces: RBFX, RBFY, RBFZ Displacements: RBUX, RBUY, RBUZ V
9、elocities: RBVX, RBVY, RBVZ Moments: RBMX, RBMY, RBMZ Rotations: RBRX, RBRY, RBRZ Angular Velocities: RBOX, RBOY, RBOZ,注意左边的规定 对于刚性体，根据方程F=ma ，平动加速度可以通过施加等效的力来实现。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-10,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,EDLOAD 菜单的这个选项或者定义一些特定载荷类型（参见命令手册中的规定）的局部坐标系（ 通过EDLCS定义），或者施加压力时的单元面号(surface)
10、。 下面的空格根据载荷类型或者定义节点、单元组元号或者定义Part 号，如前所述。,选定时间（ TIME ）和相应载荷（LOAD）数组 ，如果该栏空着，则可以指定预先定义的载荷曲线 号(用 EDCURVE创建) ，通过这种方法可以免去定义多次施加在不同组元上的相同载荷。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-11,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,预先定义的载荷曲线可以有载荷缩放系数（没有时间缩放系数）。 对多种载荷要指定它的开始时间和终结时间，在瞬态分析中，这种方法比赋零值要好。,最后，你要指定分析阶段，默认值是瞬态阶段 “Transient only”
11、 ，如果你的载荷是应用于动力松驰分析（用来模拟隐式静态求解），选 “Dynamic relax”。如果包括两种分析，请选 “Trans and Dynam” 。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-12,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,如ANSYS/LS-DYNA 用户手册第四章讲到的, 在动力松驰分析中如果载荷曲线定义了渐变（从零载荷）到稳定的动力松弛阶段，则使用最后一项(Trans and Dynam) 可能会出问题。在松驰阶段后时间重置为0，开始瞬态分析，以前预加的载荷被移走，重新渐变加载进行瞬态分析，这样可能会引起不必要的振动。 最好的途径是使
12、用两条曲线:一条反映“Dynamic relax” 阶段的从零渐变的载荷，另一条开始于前一条曲线结束点的反映“Transient only”阶段的载荷。 在动力松驰分析和指定几何应力初始化分析中，仍然存在时间与载荷的概念。由于在随后的瞬态动力学分析中将时间重置为零，你可以认为这是一个假定的初始时间。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-13,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,在定义了载荷曲线后，你可以用EDPL命令来显示这条载荷曲线: Solution Loading Options. Plot Load Curve LCID,此列表能够使你验证所加载荷
13、的信息，其中包括载荷类型，加载的组件，以及时间与加载的数据值。记住要经常检查此列表！,当选择了Plot Load Curve选项时，载荷参考号（LCID ）会自动显示在右图的表中。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-14,加载，定义边界条件及刚体 .一般加载过程,通过执行EDFPLOT, ON 可以显示载荷标识 Utility Menu PlotCtrls Symbols LS-DYNA Load Symbols Show,载荷标识总是沿坐标系正向显示。 因为载荷标识仅标识施加载荷的components或Parts,所以需要显示载荷曲线以保证采用了正确的载荷方
14、向和数值。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-15,加载，定义边界条件及刚体 C. 热载荷的施加,在ANSYS/LS-DYNA中有两种类型的温度载荷: 静态热载荷 (Preload) 使用TUNIF/BFUNIF and LDREAD 命令 瞬态热载荷 使用EDLOAD, ,TEMP 命令 静态热载荷 (Preload) : 通常应用于从隐式显式顺序求解过程中 (第4-3章). 如温度载荷突然施加，将会出现过度的振动。 TUNIF/BFUNIF 命令是施加定常温度载荷到模型的所有节点上。 LDREAD 命令是用来施加来自热分析中的非均匀温度载荷 。 LDREA
15、D 命令假设温度不随时间变化 (single .RTH solution) LDREAD 命令覆盖用 TUNIF/BFUNIF 命令所加的温度载荷。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-16,加载，定义边界条件及刚体 .热载荷的施加,瞬态热载荷 : EDLOAD, ,TEMP 命令施加随时间变化的温度载荷到节点组元上。 EDLOAD, ,TEMP 命令不能和 LDREAD 或TUNIF/BFUNIF命令一起使用。 在同一模型中不能同时施加瞬态和静态热载荷。 静态和瞬态的结构载荷可以和热载荷一起施加。 两种类型均需考虑 : 为了施加热载需要定义与温度相关的材料 目
16、前支持双线性各向同性材料 (TB, BISO) 。 最多定义六种不同温度的材料数据。 不能超过指定的材料温度范围。 为模拟热弹性材料，需要将材料的屈服应力值设大一些。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-17,加载，定义边界条件及刚体 .热载荷的施加,两种类型均需考虑(继续): 实际温度载荷=用户施加的温度-TREF TREF 默认值为0 PLANE162, SHELL163, and SOLID164 单元支持 PLANE162 不支持 “drelax” 文件(参见第4-3章), 只有瞬态热载荷或冲击热载荷适于单元 PLANE162 设置ALPX=0 ，仅定义与温度相关的机械力学性能(EX, PRXY, ) ，使瞬态热显式分析稳定。,March 7, 2002 Inventory #001630 2-18,加载，定义边界条件及刚体 D. 初始速度,在开始瞬态分析时，初始速度有利于稳定加载。 ANSYS/LS-DYNA 允许使用EDVEL命令对节点或节点组元（compo
