ANSYS/LS-DYNA动力分析方法与工程实例

第1章 ANSYS/LS-DYNA基础知识 2

1.1 LS-DYNA计算程序的发展过程 2

第1篇 基础学习篇 2

1.2 LS-DYNA程序的分析功能与应用范围 3

1.2.1 LS-DYNA动力分析功能综述 3

1.2.2 LS-DYNA行业应用范围 4

1.3 ANSYS/LS-DYNA的工作环境 8

1.4 ANSYS/LS-DYNA的一般分析过程 11

1.5 ANSYS/LS-DYNA的程序组织和文件系统 12

1.6 LS-DYNA显式动力分析的基本概念 14

2.1.1 建模的一般流程 16

第2章 建立显式动力分析的模型 16

2.1 显式动力分析建模概述 16

2.1.2 建模的基本原则 17

2.2 常用的基本概念 18

2.2.1 坐标系与建模工作平面 18

2.2.2 组元、PART与PART集 20

2.2.3 刚体 22

2.3 开始一个新的分析 23

2.3.1 工作环境初始化设置 23

2.3.2 定义单元类型及相关的实参数 24

2.3.3 定义分析所需的材料模型 26

2.4 ANSYS建模常用操作及命令群组 27

2.5 按自底向上的顺序建立几何模型 29

2.6 实体建模与各种实体操作 32

2.6.1 体素的概念及其建立 32

2.6.2 布尔操作及相关的命令 34

2.6.3 其他常用的实体建模操作 36

2.7 建立有限元模型 38

2.7.1 自由网格与映射网格 38

2.7.2 网格划分的基本设置 40

2.7.3 形成有限单元网格的操作 41

2.8 定义接触信息 42

2.9.1 问题描述与分析的规划 44

2.9 一个演示性的例子——模型的建立 44

2.9.2 创建分析模型 45

2.9.3 定义接触面 48

第3章 载荷、约束与边界条件 51

3.1 显式分析荷载概述 51

3.2 施加显式分析的荷载 53

3.3 施加初始条件 55

3.4 施加边界条件 56

3.5 施加约束条件 57

3.6 一个演示性的例子（续）——加载 59

4.1.1 设定LS-DYNA的计算终止时间 62

第4章 显式分析求解 62

4.1 分析的基本参数设定 62

4.1.2 显式分析参数控制选项 63

4.1.3 计算过程中文件的输出控制 65

4.2 求解过程与重启动 67

4.2.1 求解过程的描述 67

4.2.2 求解过程的监控 69

4.2.3 重启动 70

4.3 一个演示性的例子（续） 71

5.1 显式分析后处理概述 73

5.2 通用后处理器POST1的使用 73

第5章 ANSYS后处理 73

5.3 时间历程后处理器POST26的使用 74

5.3.1 时间历程变量观察器 74

5.3.2 POST26的后处理过程 77

5.3.3 读取ASCⅡ结果信息 79

5.4 报告生成器Report Generator的使用 80

5.5 一个演示性的例子（续）——后处理 80

第2篇 深入提高篇 86

第6章 LS-DYNA关键字文件 86

6.1 关键字文件概述 86

6.1.1 什么是LS-DYNA关键字文件 86

6.2 模型信息关键字 87

6.1.2 关键字文件的一般格式与组织关系 87

6.2.1 节点、单元以及部件信息 88

6.2.2 材料及状态方程关键字 90

6.2.3 边界条件及接触信息 91

6.3 初始条件、约束及加载关键字 93

6.3.1 初始条件信息关键字 93

6.3.2 约束信息关键字 93

6.3.3 加载关键字 94

6.4 其他常见关键字 95

6.5 关键字编辑与修改 96

6.6 关键字文件举例 97

第7章 LS-PREPOST后处理 102

7.1 LS-PERPOST概述与基本工作环境 102

7.1.1 LS-PREPOST概述 102

7.1.2 LS-PREPOST程序界面说明 103

7.1.3 鼠标键盘操作 104

7.2 下拉菜单的功能 104

7.3 图形绘制区域 106

7.4 常用的显示控制按钮 106

7.5 动画播放控制台 107

7.6 主菜单的常用操作 108

7.6.1 Fcomp菜单 109

7.6.2 SelPar菜单 110

7.6.3 Ident 111

7.6.4 History 112

7.6.5 Color菜单项 114

7.6.6 Splitw菜单项 115

7.6.7 Output菜单项 115

7.6.8 Ascii菜单项 116

第8章 LS-DYNA常用算法及特殊分析选项 117

8.1 三维SOLID单元的基本显式算法 117

8.1.1 基本方程和控制条件 117

8.1.2 有限元空间离散 118

8.1.3 显式时间积分与时步控制 122

8.2 LS-DYNA的动态接触算法简介 123

8.2.1 基本概念及方法概述 123

8.2.2 各种接触类型的特性 125

8.3 特殊求解控制技术 126

8.3.1 沙漏控制技术 126

8.3.2 质量缩放与混合时间积分 127

8.4 ALE和Euler方法简介 128

8.5 自适应网格划分及SPH算法简介 130

9.2 杆件结构单元 132

9.1 显式单元概述 132

第9章 LS-DYNA的单元特性 132

9.3 2-D及3-D实体单元 135

9.4 薄壳单元 138

9.5 质量、弹簧以及阻尼单元 140

第10章 LS-DYNA的材料模型 144

10.1 ANSYS/LS-DYNA材料模型概述 144

10.2 弹性材料模型 145

10.2.1 线弹性材料模型 145

10.2.2 非线性弹性材料模型 147

10.3 塑性材料模型 149

10.4 状态方程及相关的材料模型 156

10.5 离散单元模型 157

10.5.1 弹簧的材料模型 158

10.5.2 阻尼器模型 161

10.5.3 索模型 162

10.6 刚性体模型 163

第3篇 工程实例篇 166

第11章 冲击动力问题的仿真分析 166

11.1 LS-DYNA分析冲击动力问题的注意事项 166

11.2 打桩过程中桩身的动应力分析 167

11.2.1 问题描述与分析过程规划 167

11.2.2 建模与计算 167

11.2.3 结果后处理及分析 175

11.3 薄壁钢管在轴向冲击作用下的屈曲 180

11.3.1 建立分析模型 180

11.3.2 分析选项设置与递交求解 187

11.3.3 结果观察与分析 190

第12章 侵彻动力问题的分析 193

12.1 LS-DYNA模拟侵彻问题的一般方法 193

12.2 分析实例：钢弹丸以一定角度斜侵彻厚钢板 194

12.2.1 问题描述与分析过程规划 194

12.2.2 建立分析模型 195

12.2.3 递交求解与结果分析 211

第13章 地震作用下建筑结构的振动过程仿真 220

13.1 LS-DYNA结构地震作用仿真概述 220

13.1.1 地震波及其在LS-DYNA程序中的输入 220

13.1.2 结构地震作用分析方法简介 221

13.1.3 LS-DYNA程序在结构动力时程分析中的应用 222

13.2 某多层框架建筑的弹性时程分析 223

13.2.1 问题描述与分析过程规划 223

13.2.2 建模与加载 224

13.2.3 求解与结果分析 230

13.3 多层框架建筑的弹塑性时程分析 236

14.1 跌落测试数值仿真概述 238

第14章 工业产品的跌落过程仿真 238

14.2 ANSYS/LS-DYNA跌落测试模块DTM 239

14.2.1 ANSYS/LS-DYNA跌落分析的基本流程 239

14.2.2 一些特殊的选项 241

14.3 一个简单例题——空调冷凝器外箱的跌落分析 242

14.3.1 建立对象模型 243

14.3.2 参数设置与计算 252

14.3.3 观察分析结果 254

第15章 工程爆破问题的仿真分析 257

15.1 爆炸问题数值模拟概述 257

15.2.1 分析过程的规划 259

15.2 土中爆炸扩腔过程的数值模拟 259

15.2.2 建模以及求解 260

15.2.3 观察分析结果 269

15.3 烟囱爆破拆除过程的简化分析 274

15.3.1 爆破拆除原理及数值分析概述 274

15.3.2 一个烟囱爆破倒塌的简化分析 275

附录A ANSYS的ED命令及相应关键字 290

附录B 常用ANSYS建模命令参考 293

附录C SECTION关键字及单元算法选项 303

附录D 常用材料模型及关键字 308

附录E 协调单位及导出方法 310

参考文献 311