第2章 LS-DYNA初始条件、边界条件和约束.

第一章引言ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS^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ANSYSH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SOLUTIONS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-DYN湿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 Ana lysis Guide•ANSYS Modeli ng and Meshi ng Guide使用ANSYS/LS-DYNA寸，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-DYNA EDOUT: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P0ST26勺变量中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 Comma nds Refere nee》。

1.施加显式分析的载荷一般的加载步骤如下：（1）将模型中受载的部分定义为组元或PART（用于刚体的加载）；（2）定义包含时间和对应荷载数值的数组参数并赋值；（3）通过上述数组定义荷载时间历程曲线；（4）选择施加荷载的坐标系统（默认为在总体直角坐标系）；（5）将荷载施加到结构模型特定受载的部分上。

在ANSYS/LS-DYNA中，定义或分析显式分析载荷的GUI操作菜单路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Loading Options>Specify Loads Main Menu>Solution>Loading Options>Specify Loads通过上述菜单调出如图1所示的加载对话框，在其中依次输入相应的参数，同样可以完成载荷的施加过程。

图1施加显式分析的载荷注意：在ANSYS/LS-DYNA中，上述方式定义的载荷是在一个载荷步施加的，即直接施加随着时间变化的各种动力作用到结构的受载部分。

不要与ANSYS隐式结构分析中多个载荷步加载的概念相混淆。

施加了显式分析载荷之后，可以通过操作显示或隐藏载荷标志，其GUI菜单操作路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Loading Options>Show Forces2.施加初始条件在瞬态动力问题中，经常需要定义结构系统的初始状态，如初始速度等。

在ANSYS/LS-DYNA程序中，菜单路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Initial Velocity>OnNodes/PARTsMain Menu>Solution>Initial Velocity>On Nodes/PARTs图2施加于PART上初始速度3.施加边界条件在ANSYS/LS-DYNA中，可以定义如下一些类型的边界条件：★固定边界条件其菜单操作路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Constraints>Apply>On Nodes Main Menu>Solution>Constraints>Apply>On Nodes在图形窗口中单击需要约束的节点，然后，在弹出的如图3所示的对话框中进行施加零约束的操作。

高速轴承动力学有限元分析方法张利;祁华铭;徐娟;吉智军【摘要】高速轴承是高速列车安全运行的重要部件,轴承运转过程中的动态特性直接影响轴承的使用寿命,采用最小部件之间创建面面接触的方式,建立高速轨道客车用双列圆锥滚子轴承的三维虚拟样机模型,利用ANSYS/LS-DYNA分别研究客车直线匀速行驶和额定速度下以最小转弯半径行驶两种工况下轴承运转过程的动态接触特性,得到轴承的速度特性、加速特性以及滚子承载分布状况、接触单元法向作用力时间历程变化曲线以及保持架的振动曲线,研究结论可以为高速轴承设计过程中模型构建方案的合理确定提供参考.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2015(036)004【总页数】5页(P546-550)【关键词】动力学;虚拟样机;ANSYS/LS-DYNA;高速轴承【作者】张利;祁华铭;徐娟;吉智军【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心,安徽合肥230009;洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳471039【正文语种】中文【中图分类】TH133.3高速铁路客运是未来铁路客运发展的方向，随着铁路运行的不断提速，性能良好的高速轴承将大量应用。

提高轴承的性能与寿命，对提高整车的动力性、安全性和操纵稳定性起着至关重要的作用，因此分析轴承运转中各部件速度、加速度和位移量、应力等的变化和分布情况，并根据受力情况判断易发生疲劳破坏和失效的部位而指导设计过程[1-5]，优化结构参数就显得尤为重要。

通常轴承是在动态载荷工况下工作，滚动轴承的动态接触特性是轴承组件间的复杂动力学行为和接触力学行为的综合体现[3]。

近年来，有关机械零部件间动态接触特性的研究已成为轴承数值分析领域的研究热点。

在滚动轴承运转过程中的动态接触特性数值仿真分析领域已有许多研究。

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：●非线性动力学分析●多刚体动力学分析●准静态分析（钣金成型等）●热分析●结构-热耦合分析●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●有限元-多刚体动力学耦合分析（MADYMO，CAL3D）●水下冲击●失效分析●裂纹扩展分析●实时声场分析●设计优化●隐式回弹●多物理场耦合分析●自适应网格重划●并行处理（SMP和MPP）2.材料模式库(140多种)●金属●塑料●玻璃●泡沫●编制品●橡胶（人造橡胶）●蜂窝材料●复合材料●混凝土和土壤●炸药●推进剂●粘性流体●用户自定义材料3.单元库●体单元●薄/厚壳单元●梁单元●焊接单元●离散单元●束和索单元●安全带单元●节点质量单元●SPH单元4.接触方式(50多种)●柔体对柔体接触●柔体对刚体接触●刚体对刚体接触●边-边接触●侵蚀接触●充气模型●约束面●刚墙面●拉延筋5.汽车行业的专门功能●安全带●滑环●预紧器●牵引器●传感器●加速计●气囊●混合III型假人模型6.初始条件、载荷和约束功能●初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；●高能炸药起爆；●节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷；●循环约束、对称约束（带失效）、无反射边界；●给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；●铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；●二个刚性体之间的连接－球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接；●位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连；●带失效的节点固连。

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。

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LS-DYNA功能特点如下：1.分析能力：●非线性动力学分析●多刚体动力学分析●准静态分析（钣金成型等）●热分析●结构-热耦合分析●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●有限元-多刚体动力学耦合分析（MADYMO，CAL3D）●水下冲击●失效分析●裂纹扩展分析●实时声场分析●设计优化●隐式回弹●多物理场耦合分析●自适应网格重划●并行处理（SMP和MPP）2.材料模式库(140多种)●金属●塑料●玻璃●泡沫●编制品●橡胶（人造橡胶）●蜂窝材料●复合材料●混凝土和土壤●炸药●推进剂●粘性流体●用户自定义材料3.单元库●体单元●薄/厚壳单元●梁单元●焊接单元●离散单元●束和索单元●安全带单元●节点质量单元●SPH单元4.接触方式(50多种)●柔体对柔体接触●柔体对刚体接触●刚体对刚体接触●边-边接触●侵蚀接触●充气模型●约束面●刚墙面●拉延筋5.汽车行业的专门功能●安全带●滑环●预紧器●牵引器●传感器●加速计●气囊●混合III型假人模型6.初始条件、载荷和约束功能●初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；●高能炸药起爆；●节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷；●循环约束、对称约束（带失效）、无反射边界；●给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；●铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；●二个刚性体之间的连接－球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接；●位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连；●带失效的节点固连。

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）z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z实时声场分析z设计优化z隐式回弹z多物理场耦合分析z自适应网格重划z并行处理（SMP和MPP）2.材料模式库(140多种)z金属z塑料z玻璃z泡沫z编制品z橡胶（人造橡胶）z蜂窝材料z复合材料z混凝土和土壤z炸药z推进剂z粘性流体z用户自定义材料3.单元库z体单元z薄/厚壳单元z梁单元z焊接单元z离散单元z束和索单元z安全带单元z节点质量单元z SPH单元4.接触方式(50多种) z柔体对柔体接触z柔体对刚体接触z刚体对刚体接触z边-边接触z侵蚀接触z充气模型z约束面z刚墙面z拉延筋5.汽车行业的专门功能 z安全带z滑环z预紧器z牵引器z传感器z加速计z气囊z混合III型假人模型6.初始条件、载荷和约束功能z初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；z高能炸药起爆；z节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷；z循环约束、对称约束（带失效）、无反射边界；z给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；z铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；z二个刚性体之间的连接－球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接；z位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连；z带失效的节点固连。

LS-DYNA 简介ANSYS学习2009-02-17 20:03:54 阅读444 评论0 字号：大中小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。

ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。

LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。

LS-DYNA 的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。

从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。

1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。

第1章ANSYS／LS-DYNA基石出知识有限元2009-05-12 20:06:17 阅读62 评论0 字号：大中小订阅近年来，非线性结构动力仿真分析方面的研究工作和工程应用取得了很大的发展。

20世纪90年代中后期，著名的通用显式动力分析程序LS-DYNA被引入中国，在相关的工程领域中迅速得到广泛的应用，已成为国内科研人员开展数值实验的有力上具。

LS-DYNA的显式算法特别适合于分析各种非线性结构冲击动力学问题，如爆炸，结构碰撞、金属加工成形等高度非线性的问题，同时还可以求解传热、流体以及流固耦合问题。

LSTC公司和ANSYS公司合作推出的ANSYS／LS-DYNA软件，结合了LS-DYNA强大的显式动力分析方法与ANSYS的前后处理功能。

对于曾经接触过ANSYS结构分析的读者而言，谊程序无疑是最理想的辅助动力分析工具。

本章的目的在于全面介绍ANSYS／LS-DYNA的基础知识，包括下面的几个主题：+ LS-DYNA计算程序的发展过程☆LS-DYNA的分析功能与应用范围+ ANSYS／LS-DYNA的工作环境+ ANSYS／LS-DYNA的一般分析过程+ ANSYS~S-DYNA的程序组织和丈件系统+ LS-DYNA显式动力分析的基本概念1．1 LS—DYNA计算程序的发展过程1976年，美国LawrenceLivermore国家实验室J．O．Hallquist博士主持开发完成了DYNA程序系列，主要目的是为武器设计提供分析工具。

1986年部分DYNA源程序在Public Domain(北约局域网)发布，从此在研究和教育机构广泛传播，被公认为是显式有限元程序的先导，是目前所有显式求解程序的基础代码。

1988年，J．O．Hallquist创建LSTC公司(LivermoreSoftwarenchnolOWCorporation)，推出LS-DYNA 程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D，隐式LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D，前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，逐步规范和完善程序的分析功能，陆续推出930版(1993年)和936版(1995年)，同时增加了汽车安全性分析、金属板的冲压成形以及流固耦合(ALE算法和Eluer算法)，使得LS-DYNA程序系统的应用范围不断扩大，并建立起完备的软件质量保证体系。

快速机械开关机械特性和结构强度研究摘要：电磁斥力机构是快速机械开关的核心部件，在快速合闸和分闸过程中巨大的电磁驱动力会给电磁斥力机构和整个机械传动系统带来强烈的瞬态冲击。

针对该问题，文中对电磁斥力机构在合闸和分闸全过程中的机械特性和结构强度进行了研究。

采用LS-DYNA建立快速机械开关的有限元仿真计算模型，并求解得到合闸和分闸全过程各零部件的机械运动特性和瞬态冲击强度。

采用激光测距对某单断口快速机械开关进行了实验测量，得到合闸和分闸过程的时间—行程特性曲线，实验测量结果和仿真计算结果匹配良好。

最后对仿真计算模型进行参数优化，从而降低合闸弹跳、分闸过冲与反弹并减少零部件内部的瞬态冲击应力。

文中的仿真计算方法和所获结果能为快速开关的运动特性分析、瞬态强度校核和设计参数优化提供指导。

关键词：电磁斥力机构;快速机械开关;机械特性;结构强度;冲击;作为快速机械开关核心的斥力机构需在高速运动的斥力盘到达终点前及时介入进行缓冲降速。

文中基于有限元分析法在快速斥力机构二维模型的基础上对电容放电时间、出力峰值与持续时间的影响因素进行研究与电磁缓冲仿真，仿真表明在电容能量相同且缩减线圈匝数条件下，电流峰值增加1.63 k A，峰值出力增加50.41 kN。

根据仿真结果提出采用出力峰值高，出力时间缩短的电磁缓冲方案对用于缓冲的电磁线圈结构进行改进并在现有平台试验验证，通过传感器可知行程时间满足且实测弹跳距离1.2 mm，合闸电阻25.3 mΩ，研究为解决电磁缓冲导致触头墩粗使接触电阻增大导致发热与寿命问题提供一种思路。

针对某单断口快速机械开关样机的机构运动特性和瞬态强度计算问题，文中以Ansys Maxwell软件得到的电磁斥力作为输入，采用LS-DYNA建立快速机械开关的有限元仿真计算模型，并求解得到分闸全过程和合闸全过程各零部件的机构运动学特性和瞬态强度计算结果。

采用激光测距对单断口快速机械开关进行了实验测量，得到分闸特性曲线和合闸特性曲线。

LSdyna精编教材LS-DYNA 精编教材讲解LS-DYNA的基础知识.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显式动力分析程序，能够模拟真实世界的显式动力各种复杂问题，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 2021 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：非线性动力学分析多刚体动力学分析准静态分析（钣金成型等） 1 热分析结构-热耦合分析流体分析：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 分析有限元-多刚体动力学耦合分析（MADYMO，CAL3D）水下冲击失效分析裂纹扩展分析实时声场分析设计优化隐式回弹多物理场耦合分析自适应网格重划并行处理（SMP 和 MPP） 2.材料模式库(140 多种) 金属塑料玻璃泡沫编制品橡胶（人造橡胶）蜂窝材料复合材料混凝土和土壤炸药推进剂 2 粘性流体用户自定义材料3.单元库体单元薄/厚壳单元梁单元焊接单元离散单元束和索单元安全带单元节点质量单元 SPH 单元 4.接触方式(50 多种) 柔体对柔体接触柔体对刚体接触刚体对刚体接触边-边接触侵蚀接触充气模型约束面刚墙面拉延筋 5.汽车行业的专门功能安全带滑环预紧器牵引器传感器加速计 3 气囊混合 III 型假人模型 6.初始条件、载荷和约束功能初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；高能炸药起爆；节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷；循环约束、对称约束（带失效）、无反射边界；给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；二个刚性体之间的连接－球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接；位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连；带失效的节点固连。

LS-DYNA 程序采用动力松弛技术，可以进行动力分析前的预应力计算或者进行静力分析。

LS-DYNA3D 程序的算法基础： （1）控制方程1.动量方程：i i j j x f ..,i ρρσ=+ij σ为柯西应力 i f 为单位质量体积力 ..x 为加速度2.质量守恒：0ρρJ =ρ为当前质量密度 0ρ为初始质量密度 J 为体积变化率3.能量方程V )(VS E ij ij q p +-=。

ε………………………………………………………….(2.5)用于状态方程计算 和 总的能量平衡。

式中，V 为现时构形的体积；ij 。

ε为应变率张量；q 为体积粘性阻力 偏应力ij ij ij q p S σσ)(++= 压力q p kk --=σ31力分量的边界值就等于对应的面力分量，如下式表示）)(t t n i j ij =σ在1S 面力边界上式中：j n ，j=1,2,3为现时构形边界1S 的外法线方向余弦；i t ，i=1,2,3为面力载荷b.位移边界条件（在位移边界问题中，物体在全部或部分边界u s 上的位移分量都是已知函数，即在边界上有：)()(s u u s = )()(s v v s = )()(s w w s =，其中s u )(、s v )(、s w )(是位移函数在边界上的值，)(s u 、)(s v 、)(s w 表示边界上的已知位移分量，例如对于完全固定边界0===w v u ，有0)(=s u ，0)(=s v ，0)(=s w ）)(),(t K t X x i j i =在2S 位移边界上式中，)(t K i ，i=1,2,3是给定位移函数 c.滑动接触面间断处的跳跃条件单元内某一点的自然坐标表示成e x N t x }]{[)},,,({=ςηξ式中，单元内任意点在t 时刻的坐标矢量Tt x )},,,({ςηξ=[1x 2x 3x ]单元节点坐标矢量],,,...,,[}{838281131211x x x x x x x eT =插值矩阵2438181810 (0000) (0000)...00)],,([⨯⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=φφφφφφςηξNLS-DYNA3D 程序将单元质量矩阵⎰=mV TNdV N m ρ的同一行矩阵元素都合并到对角元素项，形成集中质量矩阵。

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》。