ANSYSlsdyna运用指南.docx
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ANSYSlsdyna运用指南
一、LS-DYNA利用指南1-引言
Simwe来源：
发布时刻：
2020-07-04【】【】【】我来讲两句：
（）
第一章引言
ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序壮大的前后处置结合起来。
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和复杂的接触碰撞问题。
利用本程序，能够用ANSYS成立模型，用LS-DYNA做显式求解，然后用标准的ANSYS后处置来观看结果。
也能够在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行持续的隐式－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
显式动态分析求解进程与ANSYS程序中其他分析进程类似，要紧由三个步骤组成：
1：
成立模型（用PREP7前处置器）
2：
加载并求解（用SOLUTION处置器）
3：
查看结果（用POST1和POST26后处置器）
本手册要紧讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析进程的独特进程和概念。
没有详细论述上面的三个步骤。
若是熟悉ANSYS程序，已经明白如何执行这些步骤，那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。
若是从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解大体的分析求解进程：
·ANSYSBasicAnalysisGuide
·ANSYSModelingandMeshingGuide
利用ANSYS/LS-DYNA时，咱们建议用户利用程序提供的缺省设置。
多数情形下，这些设置适合于所要求解的问题。
显式动态分析采纳的命令
在显式动态分析中，能够利用与其它ANSYS分析相同的命令来成立模型、执行求解。
一样，也能够采纳ANSYS图形用户界面（GUI）中类似的选项来建模和求解。
但是，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：
概念一个滑移或循环对称界面
EDBVIS：
指定体积粘性系数
EDBX：
创建接触概念中利用的箱形体
EDCADAPT：
指定自适应网格操纵
EDCGEN：
指定接触参数
EDCLIST：
列出接触实体概念
EDCMORE：
为给定的接触指定附加接触参数
EDCNSTR：
概念各类约束
EDCONTACT：
指定接触面操纵
EDCPU：
指定CPU时刻限制
EDCRB：
归并两个刚体
EDCSC：
概念是不是利用子循环
EDCTS：
概念质量缩放因子
EDCURVE：
概念数据曲线
EDDAMP：
概念系统阻尼
EDDC：
删除或杀死/重激活接触实体概念
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：
概念能耗操纵
EDFPLOT：
指定载荷标记画图
EDHGLS：
概念沙漏系数
EDHIST：
概念时刻历程输出
EDHTIME：
概念时刻历程输出距离
EDINT：
概念输出积分点的数量
EDIS：
概念完全重启动分析的应力初始化
EDIPART：
概念刚体惯性
EDLCS：
概念局部坐标系
EDLOAD：
概念载荷
EDMP：
概念材料特性
EDNB：
概念无反射边界
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：
概念输出类型，ANSYS或LS-DYNA
EDOUT：
概念LS-DYNAASCII输出文件
EDPART：
创建，更新，列出部件
EDPC：
选择、显示接触实体
EDPL：
绘制时刻载荷曲线
EDPVEL：
在部件或部件集合上施加初始速度
EDRC：
指定刚体/变形体转换开关操纵
EDRD：
刚体和变形体之间的彼此转换
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概念惯性特性
EDRST：
概念输出RST文件的时刻距离
EDSHELL：
概念壳单元的计算操纵
EDSOLV：
把“显式动态分析”作为下一个状态主题
EDSP：
概念接触实体的小穿透检查
EDSTART：
概念分析状态（新分析或是重启动分析）
EDTERM：
概念中断标准
EDTP：
依照时刻步长大小绘制单元
EDVEL：
给节点或节点组元施加初始速度
EDWELD：
概念无质量焊点或一样焊点
EDWRITE：
将显式动态输入写成LS-DYNA输入文件
PARTSEL：
选择部件集合
RIMPORT：
把一个显式分析取得的初始应力输入到ANSYS
REXPORT：
把一个隐式分析取得的位移输出到ANSYS/LS-DYNA
UPGEOM：
相加以前分析取得的位移，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途径），请参阅《ANSYSCommandsReference》。
本手册利用指南
本手册包括进程和参考信息，可之前到后选择性阅读。
但是，选择与计划和进行显式动态分析求解进程相对应的顺序阅读更有帮忙。
在建模之前，必需确信最能代表物理系统的单元类型和材料模型，下面几章将为你提供相关的一些基础知识：
第二章，单元
第七章，材料模型
选择了适合的单元类型和材料模型后，就能够够建模了。
建模的典型方面如下所示：
第三章，建模
第六章，接触表面
第八章，刚体
第四章，加载
与求解和后处置有关的特点如下：
第五章，求解特性
第十二章，后处置
有些高级功能在一个分析中可能涉及不到，但在某些情形下可能用到，如下所示：
第九章，沙漏
第十章，质量缩放
第十一章，子循环
第十三章，重启动
第十四章，显-隐式持续求解
第十五章，隐-显式持续求解
最后，附录中还包括了有关以下主题的有关信息：
附录A，隐、显式方式的比较
附录B，材料模型样例
附录C，ANSYS/LS-DYNA和LS-DYNA命令变换
何处能找到显式动态例题
TheExplicitDynamicsTutorial描述了一个典型的显式动态分析例题。
其它信息
关于显式动态分析的详细资料，请参阅《ANSYSStructuralAnalysisGuide》中的第十四章。
关于显式动态分析单元的详细资料，请参阅《ANSYSElementReference》；至于详细的理论信息，请参阅LivermoreSoftwareTechnologyCorporation的《LS-DYNATheoreticalManual》。
二、LS-DYNA利用指南2-实体单元和壳单元
Simwe来源：
发布时刻：
2020-07-04【】【】【】我来讲两句：
（）
第二章单元
在显式动态分析中能够利用以下单元：
·LINK160杆
·BEAM161梁
·PLANE162平面
·SHELL163壳
·SOLID164实体
·COMBI165弹簧阻尼
·MASS166质量
·LINK167仅拉伸杆
本章将归纳介绍各类单元特性,并列出各类单元能够利用的材料类型。
除PLANE162之外,以上讲述的显式动态单元都是三维的,缺省时为缩减积分（注意：
关于质量单元或杆单元缩减积分不是缺省值）缩减积分意味着单元计算进程中积分点数比精准积分所要求的积分点数少。
因此,实体单元和壳体单元的缺省算法采纳单点积分。
固然,这两种单元也能够采纳全积分算法。
详细信息参见第九章沙漏,也可参见《LS-DYNATheoreticalManual》。
这些单元采纳线性位移函数；不能利用二次位移函数的高阶单元。
因此，显式动态单元中不能利用附加形状函数，中节点或P-单元。
线位移函数和单积分点的显式动态单元能专门好地用于大变形和材料失效等非线性问题。
值得注意的是，显单元不直接和材料性能相联系。
例如，SOLID164单元可支持20多种材料模型，其中包括弹性，塑性，橡胶，泡沫模型等。
若是没有专门指出的话（参见第六章，接触表面），所有单元所需的最少材料参数为密度，泊松比，弹性模量。
参看第七章材料模型，能够取得显式动态分析中所用材料特性的详细资料。
也可参看《ANSYSElementReference》,它对每种单元作了详细的描述，包括单元的输入输出特性。
实体单元和壳单元
单元是一种8节点实体单元。
缺省时，它应用缩减（单点）积分和粘性沙漏操纵以取得较快的单元算法。
单点积分的优势是省时，而且适用于大变形的情形下。
固然，也能够用多点积分实体单元算法（KEYOPT
（1）=2）；关于SOLID164的详细描述，请参见《ANSYSElementReference》和《LS-DYNATheoreticalManual》中的§节。
若是担忧沙漏现象，比如泡沫材料，可采纳多点积分算法，因为它无需沙漏操纵；计算结果要好一些。
但要多花大约4倍的CPU时刻。
楔形、锥型和四面体单元是六面体单元的退化产物（例如，一些节点是重复的）。
这些形状在弯曲时常常很僵硬，有些情形下还有可能产生问题。
因此，应尽可能幸免利用这些退化形状的单元。
关于实体单元可采纳以下材料模型：
·各向同性弹性
·正交各向异性弹性
·各向异性弹性
·双线性随动强化
·塑性随动强化
·粘弹性
·Blatz-ko橡胶
·双线性各向同性
·幂律塑性
·应变率相关塑性
·复合材料破坏
·混凝土破坏
·地表材料
·分段线性塑性
·Honeycomb蜂窝材料
·Mooney-Rivlin橡胶
·Barlat各向异性塑性
·弹塑性流体动力
·闭合多孔泡沫
·低密度泡沫
·粘性泡沫
·可紧缩泡沫
·应变率相关幂律塑性
·Johnson-Cook塑性
·空材料
·Zerilli-Armstrong
·Bamman
·Steinberg
·弹性流体
单元有12中不同的算法。
用KEYOPT
（1）来概念所选的算法。
和实体单元一样，积分点的个数直接阻碍着CPU时刻。
因此，关于一样的分析而言，建议利用缺省积分点个数。
以下将概述SHELL163单元的不同算法：
通用壳单元算法
·Belytschko-Tsay（KEYOPT
（1）=0或2）—缺省
—速度快，建议在多数分析中利用
—利用单点积分
—单元过度翘曲时不要利用
·Belytschko-Wong-Chiang（KEYOPT
（1）=10）
—比Belytschko-Tsay慢25%
—利用单点积分
—对翘曲情形一把可取得正确结果
·Belytschko-Leviathan（KEYOPT
（1）=8）
—比Belytschko-Tsay慢40%
—利用单点积分
—自动含有物理上的沙漏操纵
·Hughes-Liu（KEYOPT
（1）=1,6,7,11）有4种不同的算法，它能够将节点偏离单元的中面。
KEYOPT
（1）=1一样型Hughes-Liu，利用单点积分，比Belytschko-Tsay慢250%。
KEYOPT
（1）=11快速Hughes-Liu，利用单点积分，比Belytschko-Tsay慢150%。
KEYOPT
（1）=6S/RHughes-Liu，有4个积分点，没有沙漏，比Belytschko-Tsay慢20倍。
KEYOPT
（1）=7S/R快速Hughes-Liu，有4个积分点，没有沙漏，比Belytschko-Tsay慢倍。
若是分析中沙漏带来麻烦的话，建议利用此算法。
KEYOPT
（1）=12全积分Belytschko-Tsay壳。
在平面内有四个积分点，无需沙漏操纵。
通过假设的横向剪切应变能够矫正剪切锁定。
可是它比单点Belytschko-Tsay慢倍，若是分析中担忧沙漏的话，建议利用此方式。
薄膜单元算法
·Belytschko-Tsay薄膜（KEYOPT
（1）=5）
—速度快，建议在大多数薄膜分析中利用
—缩减（单点）积分
—专门好地用于关切起皱的纺织品（例如，大的平面紧缩应力破坏较薄的纤维单元）
·全积分Belytschko-Tsay薄膜（KEYOPT
（1）=9）
—明显的比通用薄膜单元慢（KEYOPT
（1）=5）
—面内有四个积分点
—无沙漏
三角型薄壳单元算法
·C0三角型薄壳（KEYOPT
（1）=4）单元
—基于Mindlin-Reissner平板理论
—该构型相当僵硬，因此不建议用它来整体划分网格
—利用单点积分
·BCIZ三角型薄壳（KEYOPT
（1）=3）单元
—基于Kirchhoff平板理论
—比C0三角型薄壳单元慢
—利用单点积分
ANSYS/LS-DYNA用户手册中有关SHELL163的描述对可用的壳单元算法作了完整的介绍。
退化的四边形单元在横向剪切时易发生锁死。
因此，应利用C0三角型薄壳单元（基于Belytschko和其合作者的工作），若是在同一种材料中把单元分类标记（EDSHELL命令的ITRST域）设置为1（缺省值），就可混合利用四边形和三角形单元。
关于壳单元可利用以下材料模型：
·各向异性弹性
·正交各向异性弹性
·双线性随动强化
·塑性随动强化
·Blatz-Ko橡胶
·双线性各向同性
·幂律塑性
·应变率相关塑性
·复合材料破坏
·分段线性塑性
·Mooney-Rivlin橡胶
·Barlat各向异性塑性
·3参数Barlat塑性
·横向各向异性弹塑性
·应变率相关幂律塑性
·横向各向异性FLD
·Johnson-Cook塑性
·Bamman
注意--当SHELL163单元利用Mooney-Rivlin橡胶材料模型时，LS-DYNA编码将自动利用Belytschko-Tsay算法的完全拉格朗日修正法来代替KEYOPT
（1）指定的算法。
程序选择的算法要求知足超弹材料的特殊需要。
图2-1积分点
所有的壳单元算法沿厚度方向都能够有任意多个积分点。
典型地，关于弹性材料沿厚度方向需要2个积分点，而关于塑性材料那么需要3个或更多的积分点。
沿厚度方向的积分点个数由第二实常数来操纵：
R,NEST,,R2,那个地址R2为积分点的个数（NIP）。
壳单元利用三维平面应力本构子程序修正应力张量，使垂直于壳单元中面的正应力分量为零。
积分点位于壳单元的质心垂线上，见图2-1。
开始时每一个节点的厚度方向与单元表面都是正交的但它们随节点旋转。
计算弯矩和平面力需要厚度方向的积分点。
其应变呈线性散布，而应力散布要复杂得多，它和材料性质有关。
关于线弹性材料两个积分点就足够了，而非线性材料那么需要更多的积分点，输出的应力属于最外层的积分点，而不是表面上的（尽管后处置的术语是指顶面和底面），因此在分析结果时需要注意，关于弹性材料，应力可之外推到表面上。
关于非线性材料来讲，一般是选择沿厚度方向的四五个节点而忽略其不精准性（例如，忽略表面和外部积分点之间的应力差）。
高斯积分法最外层积分点的位置由下表给出：
注意--在利用线弹性材料时，能够预先准肯概念这些积分准那么，可是通常在ANSYA/LS-DYNA中无法做到，由于模拟大多涉及非线性行为。
另外，关于全积分单元来讲，其输出应力是同一层内2×2积分点的应力平均值。
PLANE162
PLANE162单元是一个二维，4节点的实体单元,它既能够用作平面（X-Y平面）单元，也能够用作轴对称单元（Y轴对称）。
KEYOPT（3）用来指定单元的平面应力、轴对称和平面应变选项。
关于轴对称单元能够利用KEYOPT
（2）指定面积或体积加权选项。
PLANE162典型情形下为四节点单元。
固然也能够用三节点三角形选项，可是由于它太僵硬，因此不推荐利用它。
那个单元没有实常数。
重要的是要注意到含有PLANE162单元的模型必需仅包括这种单元。
ANSYS/LS-DYNA中不许诺有二维和三维单元混合利用的有限元模型。
这种单元可用的材料模型与KEYOPT（3）的设置有关。
对KEYOPT（3）=0，1，2（平面应力、平面应变或轴对称），用户能够选择以下材料模型：
·各向同性弹性
·正交各向异性弹性
·Blatz-ko橡胶
·Mooney-Rivlin橡胶
·粘弹性
·双线性各向同性
·双线性随动强化
·塑性随动强化
·幂率塑性
·应变率相关幂率塑性
·应变率相关塑性
·分段线性塑性
·复合材料破坏
·Johnson-Cook塑性
·Bamman
对平面应力选项（KEYOPT（3）=0），能够选择以下材料：
·3参数Barlat塑性
·Barlat各向异性塑性
·横向正交各向异性弹塑性
·横向正交异性FLD
对轴对称和平面应变选项（KEYOPT（3）=1或2），能够选用以下材料：
·正交各向异性弹性
·弹塑性流体动力
·闭合多孔泡沫
·低密度泡沫
·可紧缩泡沫
·Honeycomb蜂窝材料
·空材料
·Zerilli-Armstrong
·Steinberg
·弹性流体
三、LS-DYNA利用指南3-梁单元和杆单元
Simwe来源：
发布时刻：
2020-07-06【】【】【】我来讲两句：
（）
梁单元和杆单元
BEAM161有两种大体算法：
Hughes-Liu和Belytschko-Schwer。
因为BEAM161不产生任何应变，因此它最适合于刚体旋转。
必需用三个节点来概念单元；在每一个端点处有一节点，同时需要有必然向节点。
关于这两种算法来讲，可用KEYOPT（4）和KEYOPT（5）来概念几种横截面。
通常，关于2×2高斯积分点，BEAM161具有高效和耐用性。
可用KEYOPT
（2）来概念不同积分算法。
Hughes-Liu梁单元（缺省值）是一个传统积分单元，它能够采纳梁单元中间跨度的一组积分点来模拟矩形和圆形横截面。
另外，用户也能够概念一个横截面积分规那么来模拟任意的横截面。
梁单元沿其长度方向能有效地产生一个不变力矩，因此，与实体单元和壳体单元一样，网格必需合理划分以保证精度。
由于积分点的位置，只在单元中心才可查验屈服，因此，由于必需在夹持单元的中心处产生全塑性力矩而不是单元外边根部，悬臂梁模型将在一个稍高的力作用下产生屈服。
Belytschko-Schwer.梁单元（KEYOPT
（1）=2，4，5）是一个显式算法，能够产生一个沿长度方向呈线性散布的力矩。
这种单元有“正确”的弹性应力而且在其结尾可查验屈服。
例如：
当一个悬臂梁在端部静态加载时，可用一个单元来精准地表达弹性和塑性状态。
犹如Hughes-Liu梁单元，质量堆积到节点上，因此，在动态问题中必需要细分网格，因为现在正确的质量散布是很重要的。
关于梁单元，可利用以下材料模型：
（关于某些算法有些限制）
·各向同性弹性
·双线性随动强化
·塑性随动强化
·粘弹性
·幂率塑性
·分段线性塑性
LINK160桁架单元与Belytschko-Schwer梁单元很相似，但只能经受轴向载荷。
这种类型单元支持直杆，在两头轴向加载，材料性质均匀。
关于这种单元可利用的材料类型为各向同性弹性，塑性随动强化（率相关）和双线性动力。
LINK167单元是仅能拉伸的杆，能够用于模拟索。
它与弹性单元类似，由用户直接输入力与变形的关系。
本单元类型需要用EDMP命令来概念索单元选项（参看EDMP命令概述）。
四、LS-DYNA利用指南4-离散单元
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发布时刻：
2020-07-06【】【】【】我来讲两句：
（）
COMBI165弹簧-阻尼单元
弹簧单元因位移产生一个力；也确实是说改变单元的长度产生力。
力沿单元轴向加载。
例如，拉力在节点1上是沿轴的正方向，而对节点2是沿轴的负方向。
缺省时，单元轴的方向确实是从节点1到节点2。
当单元旋转时，力作用方向线也将随之而旋转。
阻尼单元能够为是弹簧单元的一种：
可模拟线性粘性和非线性粘性阻尼。
也可利用旋转（扭转）弹簧和阻尼单元，这些可通过KEYOPT
（1）来选择，其他输入部份和平移弹簧一样；给定的力-位移关系能够为是力矩-转角（为弧度单位）关系，力矩施加方向沿单元的轴向方向（顺时针为正）。
旋转弹簧单元只阻碍其节点的旋转自由度—它们并非把节点铰接在一路。
COMBI165单元可和其它显式单元混合利用。
但是，由于它没有质量，在分析中不能只有COMBI165一种类型单元，为了表达一个弹簧/质量系统，必需概念MASS166单元来加上质量。
关于同一个COMBI165单元不能同时概念弹簧和阻尼特性。
可是，能够别离概念利用一样节点的弹簧和阻尼单元（也确实是说，能够重叠两个COMBI165单元）。
关于COMBI165单元能够利用以下材料模型：
·线弹性弹簧
·线粘性阻尼
·弹性塑料弹簧
·非线性弹性弹簧
·非线性粘性阻尼
·通用非线性弹簧
·麦克斯韦粘弹性弹簧
·无弹性拉伸或仅紧缩弹簧
利用COMBI165单元时，应该给每一零件别离指定唯一的实常数，单元类型和材料特性（别离是R，ET和TB命令）从而保证每一个零件都别离概念。
质量单元由一个单节点和一个质量值概念（力×时刻2/长度）。
质量单元通经常使用于模拟一个结构的实际质量特性，而没有把大量实体单元和壳体单元包括进去。
例如，在汽车碰撞分析中，质量单元能够模拟发动机部份，要紧感爱好的不是它的变形性质。
采纳质量单元将减少分析所需的单元数量，因此减少求解所需的计算时刻。
用户也可用MASS166单元来概念一个节点的集中转动惯量。
如利用这一选项，可在MASS166单元概念中设置KEYOPT
（1）=1而且通过单元实常数输入六个惯性矩值（IXX，IXY，IXZ，IYY，IYZ，IZZ）。
那个选项不能输入质量值；因此，必需在同一个节点概念第二个质量单元来讲明质量（KEYOPT
（1）=0）。
一样单元特性
以下几种单元可被概念为刚性体：
LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164和LINK167。
在第八章，将详细讲述刚性体。
每一个实体单元，壳单元和梁单元的质量都平均分派给单元的节点。
在壳单元和梁单元中，每一个节点还将附加一个转动惯量；只采纳一个单值，它的作用确实是让质量围绕节点呈球形散布。
五、LS-DYNA利用指南5-建模
Simwe来源：
发布时刻：
2020-07-06【】【】【】我来讲两句：
（）
第三章建模
显式动态分析的第一步确实是创建模型，使它能够表达进行分析的物理系统。
用PREP7前处置器来成立模型。
若是通过GUI途径进行分析的话，那么事前设置参考选项（MainMenu>Preference）为“LS-DYNAExplicit”是很重要的。
如此，菜单就被完全过滤成为显式动态的输入选项。
（值得注意的是，Preference选项置为“LS-DYNAExplicit”并无激活LS-DYNA求解。
要做到这一点，就必需概念一个显式单元类型，例如，SHELL163。
一旦设置好分析选项Preference，就能够够像通常分析任何问题一样成立模型：
·概念单元类型和实常数
·概念材料模型
·概念几何模型
·划分网格
·概念接触表面
若是以前从未用过任何ANSYS产品，就应该参看一下《ANSYSBasicProcedureGuide》和
《ANSYSModelingandMeshingGuide》,以了解ANSYS建模的一样进程。
概念单元类型和实常数
在第二章中已简腹地讲述了显式动态分析的单元类型，有关每种显式单元的详细描述可在《ANSYSElementReference》中找到，因此建议用户在确信利用哪一种单
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