Ls-dyna边界条件,载荷与刚体

ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual第5章边界条件，载荷与刚体ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-2本章目标1.对ANSYS/LS-DYNA中的载荷和边界条件有所了解2.了解在ANSYS/LS-DYNA中如何施加普通载荷(EDLOAD)3.了解约束(D,EDNROT,EDBOUND)4.定义初始速度(EDIVELO)5.定义并且讨论刚体的应用(EDMP,RIGID)6.了解刚体载荷与约束(EDLOADandEDCRB)7.描述阻尼控制(EDDAMP)8.描述焊点的应用(EDWELD)9.通过练习,逐步掌握以上内容ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-3载荷与边界条件概述•与大多数隐式分析不同，显式分析中所有载荷都必须作为时间函数施加。•耦合(CP)与约束方程命令集（CE）在显式分析中仅对位移和旋转自由度有效在大变形分析时使用CP和CE时要注意.•初始速度(EDIVELO)与刚体定义(EDMP,RIGID)是显式分析所独有的.•因此，在显式分析中只能通过定义数组参数来施加载荷。一列为时间值，另一列为载荷值TIMEFORCEExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-4一般加载步骤•在ANSYS/LS-DYNA中一般加载使用EDLOAD命令分以下3步完成:–STEP1:定义节点组元–STEP2:定义数组参数–STEP3:用EDLOAD命令加载STEP1:定义节点组元•除了压力和刚体载荷,所有显式分析中的载荷施加在节点组元上.首先选择要施加载荷的节点:UtilityMenu:Select-Entities-NodesExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-5一般加载步骤（续）•显式分析中只用节点组元.(除了压力)STEP2:定义数组参数UtilityMenu:Parameters-ArrayParameters-Define/Edit-Add•然后定义为组元，并赋一个名字:UtilityMenu:Select-Comp/Assembly-CreateComponent…ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-6一般加载步骤（续）•输入时间值:File-Apply/Quit•类似过程输入载荷值:ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-7Step3:施加载荷–定义完数组参数后，用EDLOAD命令在节点组元上施加载荷:Solution:LoadingOptions-SpecifyLoads–1、选择AddLoads–2、选择所要的载荷类型.有下列类型:Forces:FX,FY,FZDisp:UX,UY,UZMoment:MX,MY,MZVelo:VX,VY,VZRot:ROTX,ROTY,ROTZAccel:AX,AY,AZAng.Vel:OMGX,OMGY,OMGZBodyAccel:ACLX,ACLY,ACLZ–面载荷选项只用于定义压力载荷,它一般施加在单元组元上–选择载荷所施加的组元一般加载步骤（续）ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-8一般加载步骤（续）STEP3（续)–如果不定义时间与载荷轴,可以使用预先定义的载荷曲线LCID(viaEDCURVE)来定义载荷.–可以使用SCALE系数对载荷数据进行放缩.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-9画载荷曲线•定义完载荷曲线后,可以用EDPL画一下以确认.•可以通过SolutionLoadingOptions…得到载荷的参考号ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-10画载荷曲线（续）ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-11显示载荷标记Solution:LoadingOptions-ShowForcesExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-12约束•与ANSYS隐式不同,ANSYS/LS-DYNA区分零约束与非零约束.所有非零约束被处理为载荷(EDLOAD).•只有零约束可以使用D命令,因为它被用来固定模型的一部分:Solution:-Constraints-Apply–在选择所要的节点后,ANSYS/LS-DYNA自动施加零约束.–如果选择了线和面,约束直接施加在附属于线和面的节点上.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-13约束–节点旋转–选择选项AddConstraint.–选择要施加载荷的局部坐标系ID(用EDLCS定义)–选择要施加载荷的节点组元.–选择要施加旋转坐标约束的自由度.共:UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ.•除了标准的节点约束,可以用EDNROT命令施加旋转节点坐标约束:Solution:Constraints-Apply-RotatedNodalExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-14约束–边界面•用EDBOUND命令在ANSYS/LS-DYNA中可以使用滑移和循环对称.•滑移与循环对称可以大大减少模型尺寸.Solution:-Constraints-Apply--SymmetryB.C.-BndryPlane–对于循环对称,可以在节点组元上施加第二个边界面–对于滑移对称,可以用一个约束选项定义节点是按照面的法向运动，还是沿一个特定的矢量方向运动.–选择Addplane.同时还有列表与删除所定义的边界面选项–选择slidingorcyclicsymmetry–选择要施加载荷的节点组元.–输入法向坐标矢量（滑移）或旋转轴(循环)ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-15约束–无反射边界•当建立一个几何力学模型时,往往需要一个无限域来表示地面.•为限制模型规模,可以使用非反射边界条件来表示无限域(只能用SOLID164).•非反射边界阻止应力波从模型的边界反射.•要定义非反射边界,首先创建物体外表面节点的组元.然后用EDNB命令施加非反射边界，可以指定沿着指定的组元是否消除膨胀波与剪切波的反射.SolutionConstraintsApplyNon-ReflBndry…..ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-16初始速度•在瞬态动力问题中,经常需要定义初始速度.•在ANSYS/LS-DYNA中,旋转与平动速度用EDIVELO命令施加在节点组元上:–指定要施加载荷的节点组元。同时还可以列表与删除。–在全局的x,y,z坐标内输入平动速度–指定角速度(W),旋转轴的X、Y、Z坐标,以及和全局X,Y,Z轴的夹角.–在相同的节点组元上用EDIVELO命令在相同的组元上定义初速度回覆盖以往的定义.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-17刚体–概述•用刚体来定义模型中较硬的部分能够大大减少显式动力分析的计算时间.•在ANSYS/LS-DYNA中,所有的刚体将自由度耦合在质心.因此无论有多少节点，单个刚体PART只有6个自由度.•质量,质心,和惯性矩由程序根据刚体的体积与单元密度自动计算.•作用在刚体上的力与力矩在每个时间步由各节点值相加而成。刚体的运动首先在质心处计算，然后转换到各个节点上。•刚体不需要网格连续.•由于要计算接触刚度，刚体材料参数值要用实际的值.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-18定义刚体•用EDMP命令定义刚体:Preprocessor:MaterialProperties-DefineMatModel...-Add–指定组成刚体的材料号.具有相同的MATID的单元都在这个刚体中.–选择:Other-RigidOK–输入刚体材料的准确值–指定刚体平动与转动的约束ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-19定义刚体（续）•因为约束应该施加在刚体的质心，所以输入正确的转动与平动约束值非常重要.•平动约束值(相对于全局笛卡尔坐标):0-noglobaltranslationalconstraint1-constrainUXonly2-constrainUYonly3-constrainUZonly4-constrainUXandUY5-constrainUYandUZ6-constrainUXandUZ7-constrainUX,UY,andUZ•旋转约束值(相对于全局笛卡尔坐标):0-noglobalrotationalconstraint1-constrainROTXonly2-constrainROTYonly3-constrainROTZonly4-constrainROTXandROTY5-constrainROTYandROTZ6-constrainROTXandROTZ7-constrainROTX,ROTY,andROTZExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-20刚体加载•类似于节点组元,用EDLOAD命令给刚体施加位移和速度.但是所有的刚体载荷施加在PART号上，而不是节点组元.•Solution:LoadingOptions-SpecifyLoads–选择载荷类型:Forces:RBFX,RBFY,RBFZDisplacement:RBUX,RBUY,RBUZMoment:RBMX,RBMY,RBMZVelocity:RBVX,RBVY,RBVZRotations:RBRX,RBRY,RBRZ–面载荷选项对刚体无效–指定施加载荷的PART–最后,选择对应的时间与载荷值.LCID和SCALE系数都可以使用.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-21合并刚体•两个刚体可以合并在一起，以便使用用EDCRB命令使其行为一致:指定参考的方程号主刚体PART号从刚体Part号•注意不要多次使用具有相同参考号的EDCRB命令.•当合并两个刚体时,从刚体则属于主刚体.任何以后对从刚体的参考都没有意义.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20005-22刚体应用规则•与ANSYS隐式不同,不要用大的EX值来硬化某一部分，而使之成为刚体.需要输入准确的材料特性来计算接触刚度.•不能在刚体上的节点