LS-DYNA学习shouji

ANSYS LSDYNA Training Manual摘记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}={F}/[K]。

――线性问题时，无条件稳定，可以用大的时间步。

――非线性问题时，通过一系列线性逼近（Newton－Raphson）来求解；要求转置非线性刚度矩阵[k]；收敛时候需要小的时间步；对于高度非线性问题无法保证收敛。

显式时间积分――用中心差法在时间t求加速度：{a}=([F(ext)]-[F(int)])/[ M ]――速度与位移由：{v}={v0}+{a}t,{u}={u0}+{v}t――新的几何构型由初始构型加上{X}={X0}+{U}――非线性问题时，块质量矩阵需要简单的转置；方程非耦合，可以直接求解；无须转置刚度矩阵，所有的非线性问题（包括接触）都包含在内力矢量中；内力计算是主要的计算部分；无效收敛检查；保存稳定状态需要小的时间步。

关于文件组织：jobname.k――lsdyna输入流文件，包括所有的几何，载荷和材料数据jobname.rst――后处理文件主要用于图形后处理（post1），它包含在相对少的时间步处的结果。

jobname.his――在post26中使用显示时间历程结果，它包含模型中部分与单元集合的结果数据。

时间历程ASCII文件――包含显式分析额外信息，在求解之前需要用户指定要输出的文件，它包括：GLSTAT全局信息，MATSUM材料能量，SPCFORC节点约束反作用力，RCFORC接触面反作用力，RBDOUT刚体数据，NODOUT节点数据，ELOUT 单元数据……在显式动力分析中还可以生成下列文件：D3PLOT――类似ansys中jobname.rstD3THDT――时间历程文件，类似ansys中jobname.his关于单元：ANSYS/LSDYNA有7中单元（所有单元均为三维单元）:LINK160:显式杆单元；BEAM161：显式梁单元；SHELL163：显式薄壳单元；SOLID164：显式块单元；COMBI165：显式弹簧与阻尼单元；MASS166：显式结构质量；LINK167:显式缆单元显式单元与ansys隐式单元不同：――每种单元可以用于几乎所有的材料模型。

在隐式分析中，不同的单元类型仅仅适用于特定的材料类型。

――每种单元类型有几种不同算法，如果隐式单元有多种算法，则具有多个单元名称。

――所有的显式动力单元具有一个线性位移函数，目前尚没有具有二次位移函数的高阶单元。

――每种显式动力单元缺省为单点积分。

――不具备额外形函数和中间节点的单元以及P单元。

――单元支持ansys/lsdyna中所有的非线性选项。

简化积分单元的使用：一个简化积分单元是一个使用最少积分点的单元，一个简化积分块单元具有在其中心的一个积分点；一个简化壳单元在面中心具有一个积分点。

全积分块与壳单元分别具有8个和4个积分点。

――在显式动力分析中最消耗CPU的一项就是单元处理。

――由于积分点的个数与CPU时间成正比，所有的显式动力单元缺省为简化积分。

――简化积分单元有两个缺点：出现零能模式（沙漏）；应力结果的精确度与积分点直接相关。

沙漏：一种比结构响应高的多的频率震荡的零能变形模式。

它在数学上是稳定的，但在物理上是不可能的状态。

它们通常是没有刚度，变形时候呈现锯齿形网格。

单点积分单元容易产生零能模式；它的出现会导致结果无效，应尽量避免和减小。

如果总的沙漏能大于模型内能的10％，这个分析就有可能是失败的。

避免沙漏的方法：1，避免单点载荷，因为它容易激发沙漏。

2，用全积分单元，全积分单元不会出现沙漏，用全积分单元定义模型的一部分或全部可以减少沙漏。

3，全局调整模型体积粘性，可以通过使用EDBVIS命令来控制线性和二次系数，从而增大模型的体积粘性。

4，全局增加弹性刚度，用命令EDHGLS增加沙漏系数。

建议刚度系数不超过0.15。

5，局部增加弹性刚度。

有时只需要用EDMP，HGLS命令增加某些特定潮流或区域单元的刚度即可达到目的。

使用单元注意：――避免使用小的单元，以免缩小时间步长。

如果要用，则同时使用质量缩放。

――减少使用三角形/四面体/棱柱单元。

――避免锐角单元与翘曲的壳单元，否则会降低计算精度。

――需要沙漏控制的地方使用全积分单元，全积分六面体单元可能产生体积锁定（由于泊松比达到0.5）和剪切锁定（例如，简支梁的弯曲）。

关于PART：一个PART是具有相同的单元类型，实常数和材料号组合的一个单元集。

通常，Part是模型中的一个特定部分，在被赋予一个part ID号后，可以用于一些命令中。

一些需要应用part的操作：――定义和删除两个实体之间的接触（EDCGEN和EDCDELE）――定义刚体载荷与约束（EDLOAD与EDCRB）――读取时间历程材料数据（EDREAD）――向模型的组元施加阻尼（EDDAMP）使用PART步骤：1，建立模型，直到遇到需要使用PART的命令。

2，创建PART 列表（EDPART,CREATE）并列出（EDPART,LIST）。

3，使用列表中适当的PART 号。

4，在以后的模型中需要使用PART的命令时，先更新（EDPART,UPDATE）和列表（EDPART,LIST）当前的PART。

5，对于所有用到PART号的命令时重复步骤4。

使用PART注意：――如果使用EDPART，CREATE重复创建PART列表，PART列表被重复覆盖，这有可能对先前定义的一些参考PART命令产生影响（如接触等）。

――为了避免这种情况，可以使用update更新part列表。

――更新后的part不会改变part顺序，它可以将新产生的单元加到相应的part 组中。

――用EDPART,UPDATE进行part更新。

关于材料模型相对于隐式分析，ANSYS/LSDYNA提供了implicit中不具备的特性：1，应变率相关塑性模型。

2，温度敏感塑性材料。

3，应力和应变失效准则模型。

4，空材料模型（如应用于鸟撞）。

5，状态方程模型。

概述：――Linear Elastic: isotropic(with FluidOption),Orthotropic,Anisotropic――Nonlinear Elastic: Blatz-Ko Rubber,Mooney-Riviln,Viscoelastic ――Plasticity: Rate Independent(3),Rate Sensitive(8)――Foam: Isotropic,Orthotropic――Composite Damage――Concrete――Equation of State: Temp.&strain rate dependent plasticity,Null materials――Other: Rigid bodies,Cables,Fluid线弹性：――弹性（各向同性）：所有方向材料特性相同。

大多数工程金属都是各向同性的（如钢铁）。

简单由DENS,EX,NUXY定义。

――正交各向异性：特性具有3各相互垂直的对称面。

一般用9各独立参数和DENS定义。

定义需要根据特定的坐标系来定义。

――各向异性：材料中各个点处的特性是独立的。

需要21个独立参数和DENS定义。

非线弹性：可以经受大的可恢复的弹性变形――Blatz-Ko:用于象橡胶一样的可压缩材料。

泊松比ansys自动设置为0.463，只需要DENS和GXY。

材料响应通过应变能量密度函数确定。

――Mooney Rivlin:用于定义不可压缩橡胶材料。

需要输入DENS,NUXY和Mooney-Rivlin常数C10和C01。

为了保证不可以压缩行为，NUXY的值设在0.49和0.5之间。

材料响应通过应变能量密度函数确定。

――Viscoelastic:定义玻璃类材料。

需输入G0,G,K等参数。

塑性：――有11中塑性模型，模型选择取决于要分析的材料和可以得到的材料参数。

要得到好的分析结果，需要使用精确的材料参数。

――塑性模型可分为3大类――位于不同的类别内的材料模型之间区别很大，但在一个类别内的材料模型差别不大，通常只是可获得的材料参数不同。

类别1：各向同性材料应变率无关塑性材料模型（3种）a，经典双线性随动硬化（BKIN）。

b，经典双线性各向同性硬化（BISO）。

c，弹性塑性流体动力（HYDRO）。

――这些模型都用弹性模量（EX）和切线模量(ETAN)来表示材料的应力－应变关系。

――应变率无关的模型通常用于象板金成型一类的总的成型过程相对长的计算中。

――所有3个模型可以用于大多数工程金属材料。

――BKIN与BISO模型之间的唯一区别是硬化假设，随动硬化假定二次屈服在2σy时出现，而等向硬化出现在2σmax。

它们输入参数类似：DENS,EX,NUXY,Yield Stress（σy），Tangent Modulus（Etan）――HYDRO适用于经受大变形乃至失效的材料，如果没有指定有效的真实应力与应变，则认为是等向硬化，需要指定Yield Stress（σy），Tangent Modulus （Etan）。

类别2：各向同性应变率相关塑性模型（5种）。

a，塑性随动（plastic kinematic）：带有失效应变的Cowper-Symonds模型。

b，率敏感：带有强度和硬化系数的Cowper-SymondS模型。

c，分段线性：带有多线性曲线和失效应变的Cowper-Symonds。

d，率相关：用载荷曲线和失效应力定义的应变率。

e，幂法则：用于超塑性成型的Ramburgh-Osgood模型。

――模型a－c使用Cowper－Symonds模型在应变率的基础上缩比屈服应力。

――由于弹性模量，屈服应力，切线模量和失效应力都可以作为应变的函数输入，模型2d是最普通的应变率模型。

――模型a－d可以用于一般的金属和各向同性材料塑性成型分析。

――模型e是专用于超塑性成型的特殊材料模型。

类别3：各向异性应变率相关塑性模型（3种）。

使用材料注意：――对于每种单元类型，未必能够使用所有的材料模型，因此使用时要参考单元手册来确认可以用哪种模型。

――对于每种材料模型，并非所有的常数与选项都要输入。

――在定义材料属性时，确保使用一致的单位制，不正确的单位制不仅会影响材料的响应，而且会影响接触刚度的计算。

――不要低估准确材料数据对结果的重要性，尽量花费额外的时间与金钱去获得准确的材料数据。

关于边界条件，载荷与刚体载荷与边界条件概述――与大多数隐式分析不同，显式分析中所有的载荷都必须作为时间函数施加。

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。