CH01概述

FintSBT
nd Fhg Fcontact
• Fhg 为沙漏阻力 (见 单元 一章) ；Fcont 为常量力.
• 速度与位移用下式得到:
式中
v t t/2 v t t/2 a t tt u t t u t v t t/2 tt t/2
tt+t/2=.5(tt+ tt+ t) ； tt- t/2=.5(tt- tt+ t)
– 有效处理多种接触问题 – 高级材料本构 – 高效解决大变形问题
• ANSYS 与 LS-DYNA 的无缝集成
– LS-DYNA 求解器在 ANSYS中的完全集成 – 所有前后处理采用标准ANSYS界面 – GUI 与 其他ANSYS模块类似 – 支持隐式 -- 显式顺序求解
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001322
显式与隐式方法对比
隐式时间积分:
• 不考虑惯性效应 ([C] and [M]) • 在 t+t时计算位移和平均加速度:
u t t K 1F ta t
• 线性问题:
– 当 [K]是线性时，无条件稳定 – 可以用大的时间步
• 非线性问题:
– 通过一系列线性逼近 (Newton-Raphson)来获取解 – 要求转置非线性刚度矩阵 [K] – 收敛需要小的时间步 – 对于高度非线性问题无法保证收敛
LS-TAURUS binary d3plot Binary Result Files similar to jobname.rst
LS-TAURUS phs1
LS-TAURUS binary d3thdt Binary Result Files similar to jobname.his
LS-TAURUS phs2
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文件组织（续）
Jobname.his
• 在 POST26中使用的显式动力时间历程结果 • 包括模型中部分节点与单元集合的结果数据 • 通常比 Jobname.rst包含更多时间步的结果信息 时间历程 ASCII 文件 • 包含显式分析额外信息 • 在求解之前用户必须指定要输出的文件 • ASCII 文件包括:
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
显式与隐式方法对比
显式时间积分
• 用中心差分法在时间 t 求加速度:
a t M 1F t ex t F t int
{Ftext} 为施加外力和体力矢量,
{Ftint} 为下式决定的内力矢量:
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DYNAMIC
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Structural Problems
SF=0
PUNCH BLANK
DIE
Metal Forming
SF 0
Impact Problems
S F = ma
IMPLICIT METHOD
EXPLICIT METHOD
ANSYS Results jobname.rst Binary Result File EDRST,FREQ
ANSYS/POST1
ANSYS Results jobname.his Time History Data EDHIST,Comp and EDHTIME,FREQ
ANSYS/POST26
临界时间步长
• 杆件的临界时间步长
– 自然频率:
c ωmax =2 l
其中
• 临界时间步长:
E c= ρ
l Δ t= c
(波速)
– Courant-Friedrichs-Levy准则
– Δt 为波传播杆长 l需要的时间
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
显式与隐式方法对比
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显式时间积分（续）:
• 新的几何构形由初始构形加上 {xo}获得:
x t t x o u t t
Preprocessor: LS-DYNA Options > Input File/Parts > File Names
Jobname.rst
• 与标准 ANSYS .rst类似的显式后处理 文件
• 主要用在图形后处理 (POST1) • 包括在相对少的时间步处的结果 (e.g.,
10 - 1000)
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
ANSYS/LS-DYNA的优点
• 显式技术与隐式技术的完美组合 • ANSYS 前后处理:
– 所有显式动力特定命令以 EDxx 为前缀 – 定制的ANSYS GUI能够对显式问题有效求解 – 支持所有 ANSYS 实体建模与布尔操作 – 允许从 IGES, Pro/E, ACIS, Parasolid中直接读入模型. – 支持所有 ANSYS 自动划分网格功能 – 具有APDL和设计优化 – 支持所有后处理与动画宏功能 – 特定的时间历程后处理
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
文件组织（续）
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• 由于 LS-TAURUS 后处理器与 ANSYS/LS-DYNA在一起, 在显式动力 分析中还可以生成以下文件：
• D3PLOT
– LS-TAURUS 二进制文件 – 类似 ANSYS Jobname.rst
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
关于本课程
• 参加课程的要求:
1. 对ANSYS建模技术有一定了解 2. 具备用ANSYS求解非线性问题的经验 3. 具有非线性瞬态问题的知识
• LS-DYNA Solver
– 市场中最快的显式求解器 – 具有比其他显式代码更多特性 – LS-DYNA 的完整版本(气囊,安全带, 炸药等 ) – LS-TAURUS 后处理器完整版本
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
• 非线性弯曲 • 突然弯曲（失稳） F(t) • 声波传播 • 失效分析
Stress wave propagation. 2500 solid elements. CPU time 20 sec (SG Power Indigo 2)
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显式与隐式方法对比
STATIC
‘QUASI’ STATIC
ANSYS/LS-DYNA 的应用（续）
• 接触/碰撞
– 跌落测试 – 钟摆碰撞 – 喷气发动机叶片包容
• 大范围的接触类型分析
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
ANSYS/LS-DYNA 的应用（续）
Training Manual
• D3DHDT
– LS-TAURUS 时间历程文件 – 类似 ANSYS Jobname.his
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
显式动力学 与
ANSYS/LS-DYNA
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
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第一章 概述
本章目标
1. 了解ANSYS/LS-DYNA的背景 2. 讨论 ANSYS/LS-DYNA 的应用 3. 比较隐式与显式求解技术 4. 定义显式分析中的时间步 5. 了解 ANSYS/LS-DYNA的文件组织
LS-TAURUS ASCII GLSTAT, MATSUM, … ASCII Result Files EDOUT,File
ANSYS/POST26 EDREAD, ...
LS-TAURUS phs3
Training Manual
ANSYS /PREP7 INT preprocessing writes jobname.K (standard LS-DYNA input)
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
ANSYS/LS-DYNA 的应用
• 碰撞安全性
– ANSYS/LS-DYNA: • 整车碰撞 • 汽车部件分析
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• 所有交通工业的碰撞分析
– 轿车 – 卡车 – 巴士 – 火车 – 轮船 – 飞机
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稳定限制
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隐式时间积分
• 对于线性问题，时间步可以任意大 （稳定）。
• 对于非线性问题，时间步由于收敛 困难变小
显式时间积分 • 当时间步小于临界时间步时稳定
t tcrit
2
max
• 当 max = 最大自然角频率
• 由于时间步小，显式分析仅仅对瞬 态问题有效
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Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
文件组织（续）
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Explicit Dynamics w LS-DYNA 输入流文件，在用ANSYS的SOLVE命令时自动产生. • 包括所有几何、载荷和材料数据 • 与 LS-DYNA 940版本完全兼容 • 可以用 EDWRITE 命令手工生成: