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
Exercise 3: Bicycle Helmet Impact - 1 - Exercise 3: Helmet Impact Analysis
In this exercise, we will analyze the ability of a helmet design to resist impacts.
Protective sports equipment is in widespread use in recreational activities
ranging from bicycling to roller blading. The ability to protect the wearer from
injury while remaining lightweight and comfortable to wear is an important
feature of any design. The figure below illustrates a typical helmet design in
common use today. The purpose of this analysis is to determine the response
of the helmet to an impact with a rigid pole at a speed of 25 MPH.
We will start this exercise with a predefined ANSYS database containing a finite element mesh of a helmet, skull, and pole.
Exercise 3: Bicycle Helmet Impact - 2 -
Summary of steps:
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1加载（Loads）
2013-7-222可在实体模型或FEA 模型(节点和单元) 上加载.
在关键点处约束
实体模型沿线均布的压力
在关键点加集中力
在节点处约束
FEA
模型沿单元边界均布的压力
在节点加集中力
2013-7-223+几何模型加载独立于有限元网格.重新划分网格或局部网格修改不影
响载荷.
+加载的操作更加容易,尤其是在图形中直接拾取时.直接在实体模型加载的优点:
2013-7-224无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此
, 加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上。
实体模型加载到实
体的载荷
自动转化
到其所属
的节点或
单元上FEA 模型沿线均布的压力均布压力转化到以线为边界
的各单元上
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5载荷分类
ANSYS中的结构载荷可分为:
•自由度DOF-定义节点的自由度（DOF ）值(位移)
•集中载荷-点载荷(集中力)
•面载荷-作用在表面的分布载荷(压力)
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6载荷的施加Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural•自由度DOF-定义节点的自由度（DOF ）值(位移)
•集中载荷-点载荷(集中力)
•面载荷-作用在表面的分布载荷(压力)
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7自由度约束（Displacements）自由度约束就是给某个自由度(DOF)指定一已知数值(值不一定
是零)。结构分析中的固定位移(零或者非零值) 。
线位移
角位移
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8集中载荷(Force/Moment)集中载荷就是作用在模型的一个关键点或节点上的载荷
(添加到关键点上的力将自动转化到相对应的节点上) 。
集中力
集中力偶
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9面载荷（Pressure）面载荷就是作用在单元表面上的分布载荷。结构分析中指的是压力。
说明：压力数值为正表示其方向指向表面
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两个数值
定义坡度
压力对于某个面的一条边加压力（On Lines）
LS-DYNA软件
1.1 LS-DYNA 简介
LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的
各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金
属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工
程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算
的可靠性。
由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程
序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础
代码。1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于
1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序
合成一个软件包，称为LS-DYNA。LS-DYNA的最新版本是2004年8月推出的
970版。
1.1.1 LS-DYNA功能特点
LS-DYNA程序是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料
非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）程序。它以Lagrange
算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以
结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼
有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）；
军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。LS-DYNA功能特点如下：
1.分析能力： z 非线性动力学分析
z 多刚体动力学分析
z 准静态分析（钣金成型等）
1z 热分析
z 结构-热耦合分析
z 流体分析：
欧拉方式
任意拉格郎日-欧拉（ALE）
流体-结构相互作用
不可压缩流体CFD分析
z 有限元-多刚体动力学耦合分析 （MADYMO，CAL3D）
z 水下冲击
z 失效分析
z 裂纹扩展分析
