ANSYS workbench联合dyna显示动力学分析
AnsysWorkbench动力学分析幻灯片
A(i) 描述了系统做第 i 阶主振动时具有的振动形态，称为第 i 阶主振型，或第 i 阶模态。
系统在各个坐标上都将以第 i 阶模态频率 ? 0i 做简谐振动，并且同时通过静平衡位置。
28
? 第三节 模态分析步骤
实例 – 目标: 在这个练习，我们的目标是研究在一定
的约束条件下如图所示的机架的模态，得到其振动特性。
26
? ? ? 2n 0
?
a1
2( n?1) 0
?
?
? an?1
2 0
?
an
?
0
频率方程或特征多项式
解出 n 个值，按升序排列为：
? ? ? 0 ?
2 01
?
2 02
?
?
?
2 0n
? 0i ：第 i 阶固有频率
? 01 ：基频。
仅取决于系统本身的刚度、质量等物理参数。
? ? ? ? ? 将每一个? 0i 代入方程 ([K] ? 02[M ]) x ? 0
x2 ? x1) (x2 ? x1
)
? ? ?
m1?x?1 m2 ?x?2
? (k1 ? ? k2 x1
k2 )x1 ? (k2
? ?
k2 x2 k3 ) x2
?0 ?0
方程组用矩阵表达为：
?m1
? ?
0
0 m2
?? ?? ??
?x?1 ?x?2
? ? ?
?
?k1 ? k2
? ?
?
k2
? k2
k2 ? k3
50
100
150
200
250
300
Acceleration (cm 2 400
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第11章-显式动力学分析
第11章 显式动力学分析自带有学的分析方法。
★ 了解显式动力学分析。
11.1 显式动力学分析概述显式算法主要用于高速碰撞及冲压成型过程的仿真，其在这方面的应用效果已超过隐式算法。
11.1.1 显式算法与隐式算法的区别1．显式算法动态显式算法是采用动力学方程的一些差分格式（如中心差分法、线性加速度法、Newmark 法和Wilson法等），该算法不用直接求解切线刚度，也不需要进行平衡迭代，计算速度较快，当时间步长足够小时，一般不存在收敛性问题。
动态显式算法需要的内存也比隐式算法要少，同时数值计算过程可以很容易地进行并行计算，程序编制也相对简单。
显式算法要求质量矩阵为对角矩阵，而且只有在单元级计算尽可能少时，速度优势才能发挥，因而往往采用减缩积分方法，但容易激发沙漏模式，影响应力和应变的计算精度。
2．隐式算法在隐式算法中，每一增量步内都需要对静态平衡方程进行迭代求解，并且每次迭代都需要求解大型的线性方程组，这一过程需要占用相当数量的计算资源、磁盘空间和内存。
该算法中的增量步可以比较大，至少可以比显式算法大得多，但是实际运算中还要受到迭代次数及非线性程度的限制，所以需要取一个合理值。
第11章显式动力学分析在ANSYS中，显式动力学包括ANSYS Explicit STR、ANSYS AUTODYN 及ANSYSLS-DYNA 3个模块。
1．ANSYS Explicit STRANSYS Explicit STR是基于ANSYS Workbench仿真平台环境的结构高度非线性显式动力学分析软件，可以求解二维、三维结构的跌落、碰撞、材料成型等非线性动力学问题，该软件功能成熟、齐全，可用于求解涉及材料非线性、几何非线性、接触非线性的各类动力学问题。
2．ANSYS AUTODYNAUTODYN用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题。
AUTODYN 已完全集成在ANSYS Workbench中，可充分利用ANSYS Workbench的双向CAD接口、参数化建模以及方便实用的网格划分技术，还具有自身独特的前、后处理和分析模块。
ANSYS Workbench 12.1 显示动力学 中文培训教程
练习4材料的定义冲击分析中的塑性和失效Workshop Supplement 4. 材料的定义Explici Workshop Supplement冲击分析中的塑性和失效•该练习举例说明了陶瓷棒撞击下的应变率相关塑性铝板模型的定义。
而且对铝板的失效应变进行了说明超出失效应变的单元在分析中被删去随着外cit Dynam 铝板的失效应变进行了说明。
超出失效应变的单元在分析中被删去。
随着外部单元被删除，侵蚀面对面接触自动将目标面移动到下面的单元。
输入文件为barplate.inpmics wit •下面的幻灯片演示了分步操作指令。
指导教师将会做详细说明。
•barplate inp th ANSYS barplate.inp 有完整的注释。
模型主体建立完成后，/EOF 命令中止了命令流，你可以自己完成练习。
/EOF 命令后是图形用户界面产生的命令，如果你遇到任何问题，你可以与你的.LOG 文件进行对比。
YS/LS YS/LS--DYN YNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement …Explici Workshop Supplement…冲击分析中的塑性和失效•启动ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA 6.0图形用户界面模式cit Dynam •读入输入文件“ barplate.inp ”Utility Menu >File >Read input from >barplate inp >OKmics wit Utility Menu > File > Read input from … > barplate.inp > OK 或者运行:/input, barplate.inpth ANSYS •两部分都使用SOLID164单元YS/LS YS/LS--DYN •铝板周边固定•陶瓷棒具有向下的初始速度YNA 6.0•定义了侵彻面对面接触March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement Explici Workshop Supplement…冲击分析中的塑性和失效•铝板定义为塑性随动材料模式P M t i l P M t i l M d lcit Dynam Preprocessor > Material Props > Material Models …•然后选择“Material Model Number 2” 并且，打开“LS-DYNA ”mics wit t h ANSYS th ANSYS YS/LS YS/LS--DYN •“Material Model Number 1”前面有一个文件夹标志是因为与陶瓷棒相关的材料数据（线弹性各向同性）已经输入M t i l M d lYNA 6.0关的材料数据（线弹性各向同性）已经输入。
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练习2单元显式动力学单元Workshop Supplement Explici Workshop Supplement显式动力学单元•这个练习的目的是区分ANSYS/LS-DYNA 中的缩减积分单元和全积分单元算法同时考虑了沙漏和单元形状效应需要的输入文件是elemform inp cit Dynam 算法。
同时考虑了沙漏和单元形状效应，需要的输入文件是elemform.inp •下面的幻灯提供了一步一步的指导，另外指导老师将提供详细的讲解。
mics wit 下面的幻灯提供了步步的指导，另外指导老师将提供详细的讲解•elemform.inp 是个带注释文件，文件的最后讨论了对结果的处理。
缺省情况下模型会自动运行至结束*ASK th ANSYS 况下，模型会自动运行至结束，若想查看单元算法或其它设置请在*ASK prompt 出现时输入1，则命令流将会在SOLVE 命令前停止。
YS/LS YS/LS--DYN YNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement Explici Workshop Supplement… 显式动力学单元•从GUI 模式中开始ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA 6.0cit Dynam •读入输入文件“elemform.inp ”Utility Menu >File >Read input from >elemform inp >OKmics wit Utility Menu > File > Read input from … > elemform.inp > OK OR 执行:/input, elemform.inpth ANSYS •当*ASK prompt , 输入1并点击OK . 缺省情况下将直接求解(一个PC 分钟）所以我们在求解前查看一下模型。
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第五章显式动力学分析
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第五章显式动力学分析通过第4章动力学分析的学习，相信读者对ANSYS Workbench 中的隐式动力学已经有一定的了解了，本章主要讲解显式动力学，包括三个模块，ANSYS LS-DYNA，主要完成在Workbench下的前处理工作；ANSYS AUTODYN，其功能是提供一个全面的多解决方案；ANSYS Explicit，主要用于满足固体、流体、气体及它们之间相互作用的非线性动力学仿真。
同样，本章通过图例详解来讲解显式动力学的分析流程。
本章所要学习的内容包括：了解显式动力学分析基础熟悉显式动力学分析的操作流程掌握ANSYS Workbench显式动力学中命令选项的应用了解显式动力学分析的应用场合5.1 显式动力学分析基础显式动力学通常的应用领域主要有：汽车工业，如碰撞分析、气囊设计等；航天航空，如飞机结构冲击动力分析、碰撞和坠毁、火箭级间分离模拟分析、冲击爆炸及动态载荷和特种复合材料设计等；制造业，如冲压、锻造、铸造和切割等；建筑业，如爆破拆除、地震安全和混凝土结构等；国防工业，如穿甲弹与破甲弹设计、冲击波传播和空气，水与土壤中爆炸等；电子领域，如跌落分析、包装设计和电子封装等。
当数值仿真问题涉及瞬态、大应变、大变形、材料的破坏，材料完全失效或者伴随复杂接触的结构问题时，通过显式动力学求解可以解决这些问题。
拉格朗日法，其网格是在计算模型上，受力后网格随计算模型变化而变化。
应用拉格朗日法的单元类型有三种：实体单元、壳单元和梁单元。
拉式法主要用于计算结构响应。
不同于拉格朗日法，欧拉法的网格是固定于空间，在计算力学模型流动或变形时是经过空间固定的网格，从而在计算时通常可以避免问题的网格畸变。
欧拉法主要用于计算流该软件为功能成熟、输入要求复杂的程序，是一个单独的程序，提供方便、实用的接口技术来连接有多年应用实践的显式动力学求解器。
1996年一经推出，ANSYS LS-DYNA 就帮助众多行业的客户解决了诸多复杂的设计问题。
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练习9-重启动小型重启动分析Workshop Supplement 9.重启动Explici Workshop Supplement小型重启动分析1. 读入输入文件“restart.inp”cit Dynam •输入文件restart.inp 产生一个模型：一个橡胶块撞到刚性墙上。
建模完成包括载荷（橡胶块的初始速度）、材料特性、边界条件和求解控制首先使用的终止时间是观察完结果后再把mics wit 和求解控制。
首先使用的终止时间是2ms ，观察完结果后，再把终止时间扩展到4ms ，分析将被重启动。
并且动画模拟全部4ms 的结果。
th ANSYS YS/LS YS/LS--DYN Utility Menu > File > Read Input from … > restart.inp > OKYNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement 2. 进入求解改变求解控制信息Explici Workshop SupplementSolution: Time Controls >S l ti Ticit Dynam > Solution Time … 只有确定了终止时间是0.002后再mics wit 点击OK 。
.th ANSYS YS/LS YS/LS--DYN 3YNA 6.03.保存模型，进行求解分析ANSYS Toolbar > SAVE_DBMarch 7, 2002Inventory #001631Solution: SOLVE > OK > Yes (to prompt to solve the analysis)Workshop Supplement4. 进入POST1动画显示结果ExpliciWorkshop Supplement General Postproc: -Read Results -Last SetUtility Menu>Plot Ctrls>Style>Displacement Scaling>10(true scale)cit Dynam Utility Menu > Plot Ctrls > Style > Displacement Scaling > 1.0 (true scale)Utility Menu > Plot Ctrls > Animate > Over Results > Current Load Step>Range/Increment:1to51by5>Auto Contour Scaling:Off mics wit > Range/Increment: 1 to 51 by 5 > Auto Contour Scaling: Off> Animation time delay: 0.5 > Display Type: Stress > von Mises > OKth ANSYSYS/LS YS/LS--DYN YNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement 5Explici Workshop Supplement5.再进入求解，执行小型重启动分析Solution:Analysis Options >Restart Option …cit Dynam Solution: Analysis Options Restart Option … 从菜单中选择mics wit 小型重启动，指定dump 文件的名称为d3dump01 点击OK 在这个分析中最th ANSYS OK. 在这个分析中，最后产生的数据dump file 是d3dump01.EDSTART YS/LS YS/LS--DYN EDSTART命令也可以用来增加默认的内存值（包括新的分析）。
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（2）suppress 多余的y
4.part 及接触设置
5.网格设置及划分
6.载荷及边界设置
7. 求解设置，求解并保存
8.找到K文件，如图所示的文件夹
K文件保存在目录（文件名）_files\dp0\SYS\MECH下，如图所示：
9.调用ansys-lsdyna求解K文件设置
10.
通过LS-prepost打开d3plot文件，进行后处理。如下图：
进入engineeringdata设置材料参数3
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说明：本文例子无太多工程意义，旨在说明操作步骤，供学习交流之用，如能起到抛砖引玉的作用，实乃荣幸！
1.打开workbench选中如图所示模块
2. 进入Engineering data 设置材料参数
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练习8-后处理用刚性冲头弯管Workshop Supplement 8.后处理Explici Workshop Supplement用刚性冲头弯管1. 读入输入文件“pipe.inp”cit Dynam •输入文件pipe.inp 创建由两个同心管，管两端由刚性板连接起来构成一个直梁。
还定义了一个刚性冲头模型，它在梁中心的垂直方向。
给有质量冲头施加一个初始向下的速度使其和外管产生接触因为几何对称mics wit 量冲头施加一个初始向下的速度，使其和外管产生接触。
因为几何对称性，只做出了模型的四分之一，但是结论是全部结构的结果。
材料特性、载荷条件、接触条件已经定义完成。
在载荷作用下梁会首先弯曲，接着会失效在求解完以后，通用后处理和时间历程后处理都可以用来演th ANSYS 着会失效。
在求解完以后，通用后处理和时间历程后处理都可以用来演示结果。
YS/LS YS/LS--DYN Utility Menu > File > Read Input from … > pipe.inp > OKYNA 6.0March 7, 2002Inventory #001631Workshop Supplement 步骤2, 3, 4第二步Explici Workshop Supplement:•输入求解并指定求解控制选项•指定求解时间是50ms ，RST 和HIS cit Dynam 二进制输出文件中填100。
Solution: Time Controls > Solution Time > 50 > OK–Solution:Output Controls >File mics wit Solution: Output Controls File Output Freq > Number of 步骤> 100 > 100 > 1 > OK第三步:th ANSYS •写出总体统计数据:–Solution: Output Controls > ASCII Output > Global data OKYS/LS YS/LS--DYN 步骤4.•选择everything ，保存模型，求解分析:YNA 6.0–Utility Menu > Select > Everything–ANSYS Toolbar > SAVE_DB Solution:SOLVE >OKMarch 7, 2002Inventory #001631–Solution: SOLVE > OKWorkshop Supplement 步骤5.Explici Workshop Supplement•进入通用后处理，观察最后的变形。