第4章加载求解及后处理技术资料
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第一章引言ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。
用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。
使用本程序,可以用ANSYS建立模型,用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。
也可以在ANSYS 和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式-显式/显式-隐式分析,如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。
1.1 显式动态分析求解步骤概述显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似,主要由三个步骤组成:1:建立模型(用PREP7前处理器)2:加载并求解(用SOLUTION处理器)3:查看结果(用POST1和POST26后处理器)本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。
没有详细论述上面的三个步骤。
如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤,那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。
如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程:·ANSYS Basic Analysis Guide·ANSYS Modeling and Meshing Guide使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。
多数情况下,这些设置适合于所要求解的问题。
1.2 显式动态分析采用的命令在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。
同样,也可以采用ANSYS图形用户界面(GUI)中类似的选项来建模和求解。
然而,在显式动态分析中有一些独特的命令,如下:EDADAPT :激活自适应网格EDASMP :创建部件集合EDBOUND :定义一个滑移或循环对称界面EDBVIS :指定体积粘性系数EDBX :创建接触定义中使用的箱形体EDCADAPT :指定自适应网格控制EDCGEN :指定接触参数EDCLIST :列出接触实体定义EDCMORE :为给定的接触指定附加接触参数EDCNSTR :定义各种约束EDCONTACT :指定接触面控制EDCPU :指定CPU时间限制EDCRB :合并两个刚体EDCSC :定义是否使用子循环EDCTS :定义质量缩放因子EDCURVE :定义数据曲线EDDAMP :定义系统阻尼EDDC :删除或杀死/重激活接触实体定义EDDRELAX :进行有预载荷几何模型的初始化或显式分析的动力松弛 EDDUMP :指定重启动文件的输出频率(d3dump)EDENERGY :定义能耗控制EDFPLOT :指定载荷标记绘图EDHGLS :定义沙漏系数EDHIST :定义时间历程输出EDHTIME :定义时间历程输出间隔EDINT :定义输出积分点的数目EDIS :定义完全重启动分析的应力初始化EDIPART :定义刚体惯性EDLCS :定义局部坐标系EDLOAD :定义载荷EDMP :定义材料特性EDNB :定义无反射边界EDNDTSD :清除噪声数据提供数据的图形化表示EDNROT :应用旋转坐标节点约束EDOPT :定义输出类型,ANSYS或LS-DYNAEDOUT :定义LS-DYNA ASCII输出文件EDPART :创建,更新,列出部件EDPC :选择、显示接触实体EDPL :绘制时间载荷曲线EDPVEL :在部件或部件集合上施加初始速度EDRC :指定刚体/变形体转换开关控制EDRD :刚体和变形体之间的相互转换EDREAD :把LS-DYNA的ASCII输出文件读入到POST26的变量中 EDRI :为变形体转换成刚体时产生的刚体定义惯性特性 EDRST :定义输出RST文件的时间间隔EDSHELL :定义壳单元的计算控制EDSOLV :把“显式动态分析”作为下一个状态主题EDSP :定义接触实体的小穿透检查EDSTART :定义分析状态(新分析或是重启动分析)EDTERM :定义中断标准EDTP :按照时间步长大小绘制单元EDVEL :给节点或节点组元施加初始速度EDWELD :定义无质量焊点或一般焊点EDWRITE :将显式动态输入写成LS-DYNA输入文件PARTSEL :选择部件集合RIMPORT :把一个显式分析得到的初始应力输入到ANSYSREXPORT :把一个隐式分析得到的位移输出到ANSYS/LS-DYNAUPGEOM :相加以前分析得到的位移,更新几何模型为变形构型关于ANSYS命令按字母顺序排列的详细资料(包括每条命令的特定路径),请参阅《ANSYS Commands Reference》。
第一章引言ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。
用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。
使用本程序,可以用ANSYS建立模型,用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。
也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式-显式/显式-隐式分析,如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。
1.1显式动态分析求解步骤概述显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似,主要由三个步骤组成:1:建立模型(用PREP7前处理器)2:加载并求解(用SOLUTION处理器)3:查看结果(用POST1和POST26后处理器)本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。
没有详细论述上面的三个步骤。
如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤,那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。
如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程:·ANSYS Basic Analysis Guide·ANSYS Modeling and Meshing Guide使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。
多数情况下,这些设置适合于所要求解的问题。
1.2显式动态分析采用的命令在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。
同样,也可以采用ANSYS图形用户界面(GUI)中类似的选项来建模和求解。
然而,在显式动态分析中有一些独特的命令,如下:EDADAPT:激活自适应网格EDASMP:创建部件集合EDBOUND:定义一个滑移或循环对称界面EDBVIS:指定体积粘性系数EDBX:创建接触定义中使用的箱形体EDCADAPT:指定自适应网格控制EDCGEN:指定接触参数EDCLIST:列出接触实体定义EDCMORE:为给定的接触指定附加接触参数EDCNSTR:定义各种约束EDCONTACT:指定接触面控制EDCPU:指定CPU时间限制EDCRB:合并两个刚体EDCSC:定义是否使用子循环EDCTS:定义质量缩放因子EDCURVE:定义数据曲线EDDAMP:定义系统阻尼EDDC:删除或杀死/重激活接触实体定义EDDRELAX:进行有预载荷几何模型的初始化或显式分析的动力松弛EDDUMP:指定重启动文件的输出频率(d3dump)EDENERGY:定义能耗控制EDFPLOT:指定载荷标记绘图EDHGLS:定义沙漏系数EDHIST:定义时间历程输出EDHTIME:定义时间历程输出间隔EDINT:定义输出积分点的数目EDIS:定义完全重启动分析的应力初始化EDIPART:定义刚体惯性EDLCS:定义局部坐标系EDLOAD:定义载荷EDMP:定义材料特性EDNB:定义无反射边界EDNDTSD:清除噪声数据提供数据的图形化表示EDNROT:应用旋转坐标节点约束EDOPT:定义输出类型,ANSYS或LS-DYNAEDOUT:定义LS-DYNA ASCII输出文件EDPART:创建,更新,列出部件EDPC:选择、显示接触实体EDPL:绘制时间载荷曲线EDPVEL:在部件或部件集合上施加初始速度EDRC:指定刚体/变形体转换开关控制EDRD:刚体和变形体之间的相互转换EDREAD:把LS-DYNA的ASCII输出文件读入到POST26的变量中EDRI:为变形体转换成刚体时产生的刚体定义惯性特性EDRST:定义输出RST文件的时间间隔EDSHELL:定义壳单元的计算控制EDSOLV:把“显式动态分析”作为下一个状态主题EDSP:定义接触实体的小穿透检查EDSTART:定义分析状态(新分析或是重启动分析)EDTERM:定义中断标准EDTP:按照时间步长大小绘制单元EDVEL:给节点或节点组元施加初始速度EDWELD:定义无质量焊点或一般焊点EDWRITE:将显式动态输入写成LS-DYNA输入文件PARTSEL:选择部件集合RIMPORT:把一个显式分析得到的初始应力输入到ANSYSREXPORT:把一个隐式分析得到的位移输出到ANSYS/LS-DYNAUPGEOM:相加以前分析得到的位移,更新几何模型为变形构型关于ANSYS命令按字母顺序排列的详细资料(包括每条命令的特定路径),请参阅《ANSYS Commands Reference》。
第一章引言ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。
用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。
使用本程序,可以用ANSYS建立模型,用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。
也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式-显式/显式-隐式分析,如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。
显式动态分析求解步骤概述显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似,主要由三个步骤组成:1:建立模型(用PREP7前处理器)2:加载并求解(用SOLUTION处理器)3:查看结果(用POST1和POST26后处理器)本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。
没有详细论述上面的三个步骤。
如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤,那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。
如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程:·ANSYS Basic Analysis Guide·ANSYS Modeling and Meshing Guide使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。
多数情况下,这些设置适合于所要求解的问题。
显式动态分析采用的命令在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。
同样,也可以采用ANSYS图形用户界面(GUI)中类似的选项来建模和求解。
然而,在显式动态分析中有一些独特的命令,如下:EDADAPT:激活自适应网格EDASMP:创建部件集合EDBOUND:定义一个滑移或循环对称界面EDBVIS:指定体积粘性系数EDBX:创建接触定义中使用的箱形体EDCADAPT:指定自适应网格控制EDCGEN:指定接触参数EDCLIST:列出接触实体定义EDCMORE:为给定的接触指定附加接触参数EDCNSTR:定义各种约束EDCONTACT:指定接触面控制EDCPU:指定CPU时间限制EDCRB:合并两个刚体EDCSC:定义是否使用子循环EDCTS:定义质量缩放因子EDCURVE:定义数据曲线EDDAMP:定义系统阻尼EDDC:删除或杀死/重激活接触实体定义EDDRELAX:进行有预载荷几何模型的初始化或显式分析的动力松弛EDDUMP:指定重启动文件的输出频率(d3dump)EDENERGY:定义能耗控制EDFPLOT:指定载荷标记绘图EDHGLS:定义沙漏系数EDHIST:定义时间历程输出EDHTIME:定义时间历程输出间隔EDINT:定义输出积分点的数目EDIS:定义完全重启动分析的应力初始化EDIPART:定义刚体惯性EDLCS:定义局部坐标系EDLOAD:定义载荷EDMP:定义材料特性EDNB:定义无反射边界EDNDTSD:清除噪声数据提供数据的图形化表示EDNROT:应用旋转坐标节点约束EDOPT:定义输出类型,ANSYS或LS-DYNAEDOUT:定义LS-DYNA ASCII输出文件EDPART:创建,更新,列出部件EDPC:选择、显示接触实体EDPL:绘制时间载荷曲线EDPVEL:在部件或部件集合上施加初始速度EDRC:指定刚体/变形体转换开关控制EDRD:刚体和变形体之间的相互转换EDREAD:把LS-DYNA的ASCII输出文件读入到POST26的变量中EDRI:为变形体转换成刚体时产生的刚体定义惯性特性EDRST:定义输出RST文件的时间间隔EDSHELL:定义壳单元的计算控制EDSOLV:把“显式动态分析”作为下一个状态主题EDSP:定义接触实体的小穿透检查EDSTART:定义分析状态(新分析或是重启动分析)EDTERM:定义中断标准EDTP:按照时间步长大小绘制单元EDVEL:给节点或节点组元施加初始速度EDWELD:定义无质量焊点或一般焊点EDWRITE:将显式动态输入写成LS-DYNA输入文件PARTSEL:选择部件集合RIMPORT:把一个显式分析得到的初始应力输入到ANSYSREXPORT:把一个隐式分析得到的位移输出到ANSYS/LS-DYNAUPGEOM:相加以前分析得到的位移,更新几何模型为变形构型关于ANSYS命令按字母顺序排列的详细资料(包括每条命令的特定路径),请参阅《ANSYS Commands Reference》。
第4章加载求解及后处理技术4.1 荷载及其施加4.1.1荷载在ANSYS中荷载包括边界条件和作用力,对结构分析如下:位移、力、压力、温度、荷载即可施加在几何模型(关键点、硬点、线、面、体)上,也可施加在有限元模型(节点、单元)上,或者二者混合使用。
施加在几何模型上的荷载独立于有限元网格,不必为修改网格而重新加载;施加在有限元模型上且要修改网格,则必须先删除荷载再修改网格,然后重新施加荷载。
不管施加到何种模型上,在求解时荷载全部转换(自动或人工)到有限元模型上。
4.1.2 施加自由度约束在结构分析中自由度共有7个,自由度的方向均依从节点坐标系。
约束可施加在节点、关键点、线和面上。
⑴对节点施加自由度约束命令:D,NODE,Lab,VALUE,V ALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6NODE---拟施加约束的节点号,其值可取ALL、组件名。
Lab---自由度标识符,如UX、ROTZ等。
如为ALL,则为所有适宜的自由度。
V ALUE---自由度约束位移值或表式边界条件的表格名称。
V ALUE2---约束位移值的第二个数,如为复数输入时,V ALUE为实部,而V ALUE2为虚部。
NEND,NINC---节点编号范围和编号增量,缺省时NEND=NODE,NINC=1。
Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6---其它自由度标识符,V ALUE对这些自由度也有效。
各自由度的方向用节点坐标系确定,转角约束位移用弧度输入例如:D,ALL,ALL !对所选节点的全部自由度施加约束D,18,UX,,,,,UY,UZ !对节点18的3个平动自由度全部施加约束D,20,UX,1.0e-4 !对节点20的UX施加约束,且约束位移值为1.0e-4D,22,UX,0.1,,25,,UY,ROTY!对节点22~25的UX,UY,ROTY施加约束,且位移值均为0.1⑷在节点上施加对称和反对称约束命令:DSYM,Lab,Normal,KCNLab---对称标识,如为SYMM则生成对称约束,如为ASYM则生成反对称约束。
Normal---约束的表面方向标识,一般垂直于参数KCN坐标系中的坐标方向。
其值有:=X(缺省):表面垂直于X方向,非直角坐标系为R方向;=Y:表面垂直于Y方向,非直角坐标系为θ方向;=Z:表面垂直于Z方向,球和环坐标系为Φ方向;2. 关键点自由度约束及相关命令⑴对关键点施加自由度约束命令:DK,KPOI,Lab,V ALUE,V ALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6KPOI---关键点编号,也可取ALL或元件名。
KEXPND---扩展控制参数。
如为0则仅施加约束到关键点上的节点;如为1则扩展到关键点之间(两关键点所连线)的所有节点上,且包括关键点上的节点,当然约束位移值相同。
其余参数同D命令中的参数。
(2)列表和删除关键点自由度约束的命令分别为:列表:DKLIST,KPOI删除:DKDELE,KPOI,Lab例如:DK,ALL,ALL !约束所选择全部关键点的全部自由度DK,1,UY !对关键点1施加UY自由度约束DK,2,UX,0.01,,,UY,ROTZ !对关键点2的UX,UY,ROTZ施加约束,且位移值均为0.013. 对线施加自由度约束⑴对线施加自由度约束命令:DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2LINE---线编号,也可为ALL(缺省)或元件名。
AREA---包含该线的面编号,并假定对称与反对称面垂直于该面,且线位于对称或反对称面内,缺省为包含该线的所选择面中的最小编号。
如不是对称或反对称约束,则此面号无意义。
Lab---自由度标识符,其值可取:=SYMM:对称约束,按DSYM命令的方式生成;=ASYM:反对称约束,按DSYM命令的方式生成;=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP:各自由度约束;=ALL:所有适宜的自由度约束(与单元相关)。
Value1---自由度约束位移值或表格边界条件的表格名称。
表格边界条件仅对UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ有效,且Value1=%tabname%。
Value2---仅对FLOTRAN分析时有用,对结构分析无意义。
该命令对线上的所有节点施加自由度约束。
(2)而列表和删除线上自由度约束的命令分别为:列表:DLLIST,LINE删除:DLDELE,LINE,Lab!EX4.2 对线施加约束并转换finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,,,10,10,10 !定义单元类型、创建长方体dl,7,,ux,0.1 !线7施加UX 自由度约束,位移值为0.1dl,5,,all !线5施加全部自由度约束dl,11,6,symm !线11施加对称约束,面号为6dl,10,6,asym !线10施加反对称约束,面号为6dl,6,,symm !线6施加对称约束,面号缺省DLLIST !列表显式线约束信息esize,2$vmesh,all !划分单元dtran$DLIST !转换约束到有限元模型,并列表显示4. 对面施加自由度约束命令:DA,AREA,Lab,Value1,Value2其中AREA为拟施加约束的面号,也可为ALL或元件名,其余同DL命令中的参数。
该命令对面上的所有节点施加自由度约束。
列表和删除面上自由度约束的命令分别为:列表:DALIST,AREA删除:DADELE,AREA,Lab5. 约束转换命令仅转换约束自由度命令:DTRAN边界条件和荷载转换命令:SBCTRAN这两命令将几何模型施加的约束和荷载转换到有限元模型上。
也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。
6. 自由度约束的冲突对于DK、DL和DA命令施加的自由度约束参数可能会发生冲突,例如:DL指定会与相邻线(有公共关键点)上的DL指定冲突;DL指定会与任一关键点上的DK指定冲突;DA指定会与相邻面(有公共关键点和公共线)上的DA指定冲突;DA指定会与任一线上的DL指定冲突;DA指定会与任一关键点上的DK指定冲突。
按下列顺序将施加到几何模型上的自由度约束转换到有限元模型上:①按面号增加的顺序,将DA的自由度约束转换到面上的所有节点;②按面号增加的顺序,将DA约束的SYMM和ASYM转换到面上的所有节点;③按线号增加的顺序,将DL自由度约束转换到线上的所有节点;④按线号增加的顺序,将DL的SYMM和ASYM约束转换到线上的所有节点;⑤将DK自由度约束转换到关键点上的所有节点。
所以,对冲突的约束,DK命令改写DL命令,DL命令改写DA命令,施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的约束。
这种冲突的处理与命令执行的前后顺序没有关系,但当发生冲突时,系统会发出警告信息。
4.1.3 施加集中荷载结构分析中的集中荷载及其标识符为力FX,FY,FZ及力矩MX,MY,MZ。
命令:F,NODE,Lab,V ALUE,V ALUE2,NEND,NINCNODE---节点编号,也可为ALL或元件名。
Lab---集中荷载标识符,如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。
V ALUE---集中荷载值或表式边界条件的表格名称。
V ALUE2---集中荷载值的第二个数,如为复数输入时,V ALUE为实部,而V ALUE2为虚部。
NEND,NINC---节点编号范围和编号增量。
节点集中荷载列表:FLIST删除节点集中荷载:FDELE2. 施加关键点集中荷载命令:FK,KPOI,Lab,V ALUE,V ALUE2其中KPOI为关键点号,也可取ALL或元件名。
其余参数同F命令。
FKLIST命令和FKDELE命令。
转换命令FTRAN仅将集中荷载转换到有限元模型的节点上。
★不管在何种模型上施加集中荷载,都与节点坐标系相关。
★如果尚没有生成有限元模型,因无节点存在,对节点坐标系操作无效,所施加的荷载仅与总体坐标系相关。
★如果几何模型和有限元模型同时存在,则节点坐标系的设置就有效。
不管是在何时何模型上施加的荷载,如果节点坐标系重新设置了,则荷载也跟着一并改变。
所以在改变节点坐标系时应慎重,以避免出现错误。
finish$/clear$/prep7et,1,beam4 !定义单元类型k,1$k,2,5$k,3,10 !创建3个关键点l,1,2$l,2,3 !创建2条线local,12,0,,,,90 !设置12号局部坐标系,其X12轴与总体直角坐标系的Y轴相同,!而其Y12轴与总体坐标系的X轴平行,但方向相反。
nrotat,all !此时对节点坐标系的操作无效dk,1,all !关键点1自由度全部约束fk,2,fy,-1000 !在当前节点坐标系(与总体坐标系相同)于关键点2施加FY=-1000!其力的作用方向与总体直角坐标系的Y轴平行。
esize,1$lmesh,all !划分网格,生成有限元模型nrotat,all !设置所有节点的节点坐标系与当前激活坐标系相同(12号坐标系)LPLOT !关键点2上的FY=-1000方向与Y12轴平行,而与总体坐!标系的X轴平行了(节点坐标系改变了,荷载跟着改变)fk,3,fy,1000 !在关键点3施加FY=1000,方向与Y12轴平行f,6,fx,-1000 !在节点6施加FX=-1000,其方向与X12轴平行sbctran !转换所有边界条件到有限元模型EPLOT !显示单元与边界条件4.1.4 施加面荷载结构分析中的面荷载为压力,其标识符为PRES。
虽然线分布荷载和面分布荷载都称为压力,但对不同的单元类型,其荷载单位不尽不同。
对于2D面单元,无论面荷载施加在单元边或边界线(LINE),其荷载单位都是“力/面积”。
对于SHELL单元,施加中面法向的面荷载单位为“力/面积”,而单元边或单元边界线上的面荷载单位为“力/长度”。
对于梁单元,其分布荷载单位为“力/长度”,单元端部荷载单位为“力”。
1. 施加节点面荷载⑴对节点群施加面荷载命令:SF,Nlist,Lab,V ALUE,V ALUE2Nlist---节点群,可取ALL或元件名。
Lab---面荷载标识符,结构分析为PRES。
V ALUE---面荷载值或表格型面荷载的表格名称。
V ALUE2---复数输入时面荷载值的第二个值。
★对于单个节点不能使用该命令。
★对于3D体单元面,由Nlist节点群能够确定多少个单元面就施加多少单元面(与几何面无关),与单元是否被单独选择无关。
利用该命令可以解决大面上局部加载的问题。
★对于2D面单元,当在单元外部边界(不是单元边)上加载时,可仅选择外部边界上的节点群即可加载;当节点群不在单元外部边界时,尚须单独选择包含这些节点的单元,否则不予施加。