ANSYS LS-DYNA 显式动力学 培训手册 第二天

加载，刚性体和边界条件第2-1章ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-2加载，定义边界条件及刚体本章的目标•本章讲术了如何施加载荷、初始条件和阻尼。另外还讨论了刚体和约束问题。•主题:A.加载和边界条件B.一般加载过程C.热载荷的施加D.初始速度E.阻尼的施加F.刚体G.约束H.本章的例题ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-3加载，定义边界条件及刚体A.加载和边界条件•与隐式静力分析不同，所有显式动力分析施加的载荷必须是时间的函数，ANSYS中时间载荷步的概念将不再适用。•因为时间的相关性，许多ANSYS中的加载命令(如：FandSF)在LS-DYNA中不再适用。•在显式动力分析中只能使用两个数组来定义载荷。一个数组是时间变量，另一个是载荷变量。•阻尼是用来减小与载荷对应的动力响应。TIMEFORCEExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-4加载，定义边界条件及刚体...加载和边界条件•另外，D命令不能用来加载，因为它不与时间相关，它只能用来施加约束(永久性的零位移约束).•在显式动力分析中，耦合(CP)和约束方程(CE)仅对位移的平动(U)和转动(ROT)有效。在大变形中使用耦合(CP)和约束方程(CE)要分外小心，另一种约束方法(如,用EDCNSTR)将在本章后面讨论。•初始速度(EDVEL)和刚体(EDMP,RIGID)的定义在显式动力分析中非常重要，它们可以通过避免渐增载荷和减少模型的自由度数来减少CPU时间。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-5加载，定义边界条件及刚体...加载和边界条件•ANSYS/LS-DYNA通常被用来求解瞬态动力分析问题(EDDRELAX,OFF，它也可以求解静力问题，但这类问题最好使用隐式方法求解，如：ANSYS。•一个真动力松弛分析(EDDRELAX,DYNA)使得LS-DYNA显式求解器可以通过增加阻尼直到动能降为零来执行一个静力分析。一旦动力松弛分析已经确定了系统的初始应力状态（如预应力），就可以接着进行全瞬态动力分析。•对预加载几何结构应力初始化(EDDRELAX,ANSYS)类似于真动力松弛分析，但它需要通过前面的隐式静态分析预先获得预载变形。这种类型的分析称为隐式－显式顺序求解，详见4-3章。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-6加载，定义边界条件及刚体B.一般加载过程•在ANSYS/LS-DYNA中，所有瞬态加载必需使用EDLOAD命令，并按以下步骤:–创建组元（component）或Part–定义数组参数–使用EDLOAD命令加载创建组元（component）或Part:•ANSYS/LS-DYNA中的许多载荷是加在节点组元上的。但压力是施加在单元组元（elementcomponents）上，而刚体载荷是被施加在Part上。•就当前所选的节点使用CM命令创建节点组元•UtilityMenuSelectEntitiesNodesUtilityMenuSelectComp/AssemblyCreateComponent…ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-7加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•最好给创建的集合定义一个意义明确的名字，这样可以避免将载荷加到错误的结构上。定义数组参数:•在ANSYS/LS-DYNA中，所有载荷都是按特定时间间隔施加，并成组地定义时间数组参数及相应的载荷数组参数(*DIMand*SET):UtilityMenuParametersArrayParametersDefine/EditAddExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-8加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•每一个时间值与一个载荷值对应。•载荷应施加在整个求解时间中。当达到定义的时间终点时，载荷将会迅速置为零，为避免结构的突然卸载，可以适当延长载荷的终止时间超过分析结束的时间，特别是在随后需要进行重起动的分析中应该注意这一点。–使用EDLOAD命令加载:•完成组元（component）或Part和参数数组定义后可以使用EDLOAD命令来加载:SolutionLoadingOptionsSpecifyLoads•先选择载荷选项中的（AddLoads）.这一选项同时也可以列出载荷（listingLoads）和删除载荷（deletingload）.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-9加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•选择所要施加载荷的类型:对节点组元（Components）:Forces:FX,FY,FZDisplacements:UX,UY,UZVelocities:VX,VY,VZAccelerations:AX,AY,AZBaseAccelerations:ACLX,ACLY,ACLZMoments:MX,MY,MZRotations:ROTX,ROTY,ROTZAngularVelocities:OMGX,OMGY,OMGZTemperatures:TEMP对单元组元（ElementComponents）:Pressures:PRESS对Parts(刚体):Forces:RBFX,RBFY,RBFZDisplacements:RBUX,RBUY,RBUZVelocities:RBVX,RBVY,RBVZMoments:RBMX,RBMY,RBMZRotations:RBRX,RBRY,RBRZAngularVelocities:RBOX,RBOY,RBOZ•注意左边的规定•对于刚性体，根据方程F=ma，平动加速度可以通过施加等效的力来实现。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-10加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•EDLOAD菜单的这个选项或者定义一些特定载荷类型（参见命令手册中的规定）的局部坐标系（通过EDLCS定义），或者施加压力时的单元面号(surface)。•下面的空格根据载荷类型或者定义节点、单元组元号或者定义Part号，如前所述。•选定时间（TIME）和相应载荷（LOAD）数组，如果该栏空着，则可以指定预先定义的载荷曲线号(用EDCURVE创建)，通过这种方法可以免去定义多次施加在不同组元上的相同载荷。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-11加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•预先定义的载荷曲线可以有载荷缩放系数（没有时间缩放系数）。•对多种载荷要指定它的开始时间和终结时间，在瞬态分析中，这种方法比赋零值要好。•最后，你要指定分析阶段，默认值是瞬态阶段“Transientonly”，如果你的载荷是应用于动力松驰分析（用来模拟隐式静态求解），选“Dynamicrelax”。如果包括两种分析，请选“TransandDynam”。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-12加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•如ANSYS/LS-DYNA用户手册第四章讲到的,在动力松驰分析中如果载荷曲线定义了渐变（从零载荷）到稳定的动力松弛阶段，则使用最后一项(TransandDynam)可能会出问题。在松驰阶段后时间重置为0，开始瞬态分析，以前预加的载荷被移走，重新渐变加载进行瞬态分析，这样可能会引起不必要的振动。•最好的途径是使用两条曲线:一条反映“Dynamicrelax”阶段的从零渐变的载荷，另一条开始于前一条曲线结束点的反映“Transientonly”阶段的载荷。•在动力松驰分析和指定几何应力初始化分析中，仍然存在时间与载荷的概念。由于在随后的瞬态动力学分析中将时间重置为零，你可以认为这是一个假定的初始时间。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-13加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•在定义了载荷曲线后，你可以用EDPL命令来显示这条载荷曲线:SolutionLoadingOptions...PlotLoadCurveLCID•此列表能够使你验证所加载荷的信息，其中包括载荷类型，加载的组件，以及时间与加载的数据值。记住要经常检查此列表！•当选择了PlotLoadCurve选项时，载荷参考号（LCID）会自动显示在右图的表中。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-14加载，定义边界条件及刚体...一般加载过程•通过执行EDFPLOT,ON可以显示载荷标识•UtilityMenuPlotCtrlsSymbols…LS-DYNALoadSymbolsShow•载荷标识总是沿坐标系正向显示。•因为载荷标识仅标识施加载荷的components或Parts,所以需要显示载荷曲线以保证采用了正确的载荷方向和数值。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-15加载，定义边界条件及刚体C.热载荷的施加•在ANSYS/LS-DYNA中有两种类型的温度载荷:–静态热载荷(Preload)–使用TUNIF/BFUNIFandLDREAD命令–瞬态热载荷–使用EDLOAD,,TEMP命令静态热载荷(Preload):•通常应用于从隐式－显式顺序求解过程中(第4-3章).–如温度载荷突然施加，将会出现过度的振动。•TUNIF/BFUNIF命令是施加定常温度载荷到模型的所有节点上。•LDREAD命令是用来施加来自热分析中的非均匀温度载荷。–LDREAD命令假设温度不随时间变化(single.RTHsolution)–LDREAD命令覆盖用TUNIF/BFUNIF命令所加的温度载荷。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#0016302-16加载，定义边界条件及刚体...热载荷的施加瞬态热载荷:•EDLOAD,,TEMP命令施加随时间变化的温度载荷到节点组元上。–EDLOAD,,TEMP命令不能和LDREAD或TUNIF/BFUNIF命令一起使用。–在同一模型中不能同时施加瞬态和静态热载荷。–静态和瞬态的结构载荷可以和热载荷一起施加。两种类型均需考虑:•为了施加热载需要定义与温度相关的材料–目前支持双线性各向同性材料(TB,BISO)。–最多定义六种不同温度的