加载，刚性体和边界条件第2-1章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 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TIMEFORCEExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 (EDVEL) 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 Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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（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。
Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 > NodesUtility Menu > Select > Comp/Assembly > Create Component…Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 > AddExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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（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）.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 Velocities: 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 Velocities: 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。
Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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) •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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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” ，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” Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 确的载荷方向和数值Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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 –LDREAD 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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual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。