Ls-dyna单元简介
LSDYNA单元介绍
4 厚壳单元
*element_tshell 用于模拟厚壳结构
*element_seatbelt_slipping
**梁单元定义接触时辅助节点带来的问题
任一梁单元由三个节点定义,第三个节点为辅助节点 ,无质量,用于确定梁的r,s,t单元坐标轴的方向
在定义梁的接触时,创建的NODE COMPONET中不 能包含辅助节点,否则求解时退出 最好使用PART或PART SET 定义接触 对于其他模型中出现的MASSLESS NODES,不要对 其定义接触。
单元-沙漏模式
• 对单点积分实体单元的零能模式 :
沙漏变形控制
ANSYS/LS-DYNA 有以下方法控制沙漏: 1: 避免单点载荷 – 单点载荷容易激发沙漏. 2: 用全积分单元 – 全积分单元不会出现沙漏. 用全积分单元 (KEYOPTS) 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 – 沙漏变形可以通过结构体积粘性来阻止,可以通过使用EDBVIS命令控 制线性和二次系数,从而增大模型的体积粘性。
• • • • • • 用两个节点定义 可以与所有其他单元联结 具有平动和扭动自由度 能够应用复杂的非线性力-位移关系 与 COMBIN14不同, 弹簧与阻尼必须是分离的单元 由于 COMBI165只具有弹簧与阻尼选项, 对于弹簧阻尼组合体必须重叠 两个单元
LS-DYNA 理论及功能(简介)
LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序,特别适合求解 各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以 求解传热、流体及流固耦合问题。
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的,主要目的是为武器设计提供分析工具,后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进,成为国际著名的非线性动力分析软件,在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司,推出 LS-DYNA 程序系列,主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序, 进一步规范和完善 DYNA 的研究成果,陆续推出 930 版(1993 年)、936 版(1994 年)、940 版(1997 年),950 版(1998 年)增加了汽车安全性分析(汽车碰撞、气囊、安全带、假人)、 薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合(ALE 和 Euler 算法)等新功能,使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大,并建立了完备的质量保证体系。
1997 年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序 合成一个软件包,称为LS-DYNA,PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处 理器为LS-POST。
LS-DYNA简要说明
zt ansys ls-dyna 显式与隐式方法对比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。
ls-dyna单元简介
ls-dyna单元简介LS-DYNA使用指南中文版本第2章单元(2012-04-05 11:25:53)转载▼标签:杂谈第二章单元在显式动态分析中可以使用下列单元:·LINK160杆·BEAM161梁·PLANE162平面·SHELL163壳·SOLID164实体·COMBI165弹簧阻尼·MASS166质量·LINK167仅拉伸杆本章将概括介绍各种单元特性,并列出各种单元能够使用的材料类型。
除了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:对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过程中积分点数比精确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用单点积分。
当然,这两种单元也可以采用全积分算法。
详细信息参见第九章沙漏,也可参见《LS-DYNA Theoretical Manual》。
这些单元采用线性位移函数;不能使用二次位移函数的高阶单元。
因此,显式动态单元中不能使用附加形状函数,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很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。
如果没有特别指出的话(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,可以得到显式动态分析中所用材料特性的详细资料。
也可参看《ANSYS Element Reference》,它对每种单元作了详细的描述,包括单元的输入输出特性。
2.1实体单元和壳单元2.1.1SOLID164SOLID164单元是一种8节点实体单元。
缺省时,它应用缩减(单点)积分和粘性沙漏控制以得到较快的单元算法。
单点积分的优点是省时,并且适用于大变形的情况下。
ls-dyna壳单元类型 -回复
ls-dyna壳单元类型-回复Lsdyna壳单元类型LS-DYNA是一种流行的大变形、非线性动力学分析软件,常用于模拟各种物理问题。
在LS-DYNA中,壳单元是最常用的元素类型之一。
壳单元用于模拟具有薄壁结构的零件,例如车身、飞机外壳、船体等。
壳单元可以提供具有较高准确性的结果,同时具有较高的计算效率。
壳单元类型在LS-DYNA中有多种选择,每种类型都适用于不同类型的应用和模拟情况。
以下是一些常见的LS-DYNA壳单元类型。
1. S4R元素:这是LS-DYNA中最基本的壳单元类型之一。
它是四节点带有六个自由度的壳单元,其中包括三个平动自由度和三个旋转自由度。
该单元适用于模拟较薄的壳结构,例如薄金属板或薄塑料件。
2. S4壳单元:这是一个带有四个节点的壳单元,其中包括三个平动自由度和旋转自由度。
与S4R元素相比,S4元素在形状较厚的结构上更为有效。
3. S8壳单元:这是一个包含八个节点的壳单元,其中包括三个平动自由度和旋转自由度。
S8元素相对于S4元素具有更高的准确性,特别是对于具有复杂几何形状的结构。
4. S9壳单元:这是一个带有九个节点的壳单元,提供了更高的准确性和更精细的解决方案。
S9元素适用于需要更高准确性结果的特殊情况。
5. S4R5壳单元:这是一个带有五个节点的壳单元,适用于薄壳结构的分析。
S4R5元素相比于S4R元素具有更高的准确性。
6. S8R5壳单元:这是一个包含五个节点的壳单元,与S8R元素相比,S8R5元素适用于具有较高曲率和扭转的结构。
7. S8H壳单元:这是一个带有八个节点的壳单元,在LS-DYNA中用于模拟柔性组件和大变形分析。
这些只是LS-DYNA中壳单元类型的一些例子。
根据具体的应用和模拟需求,可能会选择更适合的特定壳单元类型。
选择合适的壳单元类型可以确保得到准确的结果,并提高计算效率。
除了壳单元类型之外,LS-DYNA还提供了其他类型的元素,例如体单元、梁单元等。
ls dyna粘聚力单元
ls dyna粘聚力单元
LS-DYNA是一个用于模拟复杂实际问题的有限元分析软件,它
包含了许多不同类型的元素,其中也包括了用于模拟粘聚力的单元。
在LS-DYNA中,粘聚力单元通常用于模拟材料之间的粘附和分
离过程。
这些单元可以用来模拟各种类型的接触行为,例如粘附、
摩擦和断裂。
粘聚力单元允许用户定义材料之间的粘附行为,并且
可以根据需要进行调整和优化。
粘聚力单元在LS-DYNA中通常由用户在定义材料模型时进行设置。
用户可以指定粘聚力的强度、刚度和断裂准则等参数,以便准
确地模拟材料之间的粘附和分离过程。
这些参数的选择对于模拟结
果的准确性和可靠性至关重要。
除了设置粘聚力单元的参数外,用户还需要注意在模拟中合理
地定义接触条件和加载情况,以确保粘聚力单元能够准确地模拟材
料之间的粘附和分离过程。
此外,用户还需要进行适当的验证和验证,以确保模拟结果的准确性和可靠性。
总之,LS-DYNA中的粘聚力单元是用于模拟材料之间粘附和分
离过程的重要工具,用户在使用这些单元时需要合理设置参数并进行适当的验证,以确保模拟结果的准确性和可靠性。
ls-dyna壳单元类型 -回复
ls-dyna壳单元类型-回复LSDYNA壳单元类型(Shell Element Types in LSDYNA)引言:有限元模拟是当今工程界广泛使用的一种重要工具,用于研究和预测结构、材料和系统的行为。
在这种模拟中,壳单元是最常用的元素类型之一。
壳单元能够模拟各种结构,如板、薄膜和薄壁结构。
LSDYNA是一种流行的有限元分析软件,广泛用于汽车、航空航天和其他工程领域。
本文将介绍LSDYNA中的壳单元类型,以及它们的特性、应用和限制。
第一部分:LSDYNA壳单元类型概述LSDYNA提供了多种不同的壳单元类型,以适应各种模拟需求。
以下是其中一些常见的类型:1. 8节点壳单元(SHELL8):这是LSDYNA中最常用的壳单元类型之一。
它具有8个节点和6个自由度(3个位移和3个转动),可以模拟目标结构的复杂几何形状和变形。
8节点壳单元适用于复杂的结构,如汽车车身和飞机机翼。
2. 4节点壳单元(SHELL4):与8节点壳单元相比,4节点壳单元具有更简单的几何形状和变形模型。
它只有4个节点和3个自由度(2个位移和1个转动),适用于相对简单的结构,如平板和薄膜。
3. 9节点壳单元(SHELL9):这种类型的壳单元具有9个节点和6个自由度。
它在模拟中提供了更高的精度和准确性,特别是对于具有弯曲性质的结构。
这种壳单元类型常用于分析曲面结构,如汽车车身表面。
4. DKT(Dissipative Kirchhoff Theory)壳单元:DKT壳单元基于基尔霍夫理论,用于模拟薄板和薄壁结构的弯曲行为。
这种壳单元类型适用于在弯曲过程中发生大变形和应变的结构,比如复合材料。
第二部分:LSDYNA壳单元特性和应用LSDYNA的壳单元具有多种特性和功能,使其适用于不同的工程模拟需求。
1. 优势功能:- 非线性材料特性:LSDYNA的壳单元支持非线性材料特性,如大变形、弹塑性和断裂。
这使得可以模拟更复杂的结构和材料行为。
- 大变形和刚体运动耦合:壳单元能够同时模拟大变形和刚体运动,适用于需要考虑结构挤压和扭转等情况的模拟。
LS-DYNA 理论及功能(简介)
LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序,特别适合求解 各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以 求解传热、流体及流固耦合问题。
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的,主要目的是为武器设计提供分析工具,后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进,成为国际著名的非线性动力分析软件,在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司,推出 LS-DYNA 程序系列,主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序, 进一步规范和完善 DYNA 的研究成果,陆续推出 930 版(1993 年)、936 版(1994 年)、940 版(1997 年),950 版(1998 年)增加了汽车安全性分析(汽车碰撞、气囊、安全带、假人)、 薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合(ALE 和 Euler 算法)等新功能,使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大,并建立了完备的质量保证体系。
1997 年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序 合成一个软件包,称为LS-DYNA,PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处 理器为LS-POST。
笔记——LS-DYNA模拟中能量及其显示及单元与网格的区别
GLSTAT(参见*database_glstat)文件中报告的总能量是下面几种能量的和内能internal energy动能kinetic energy接触(滑移)能contact (sliding) energy沙漏能hourglass energy系统阻尼能system damping energy刚性墙能量rigidwall energyGLSTAT中报告的弹簧阻尼能“Spring and damper energy”是离散单元(discrete elements)、安全带单元(seatbelt elements)内能及和铰链刚度相关的内能(*constrained_joint_stiffness…)的总和。
而内能“Internal Energy”包含弹簧阻尼能“Spring and damper energy”和所有其它单元的内能。
因此弹簧阻尼能“Spring and damper energy”是内能“Internal energy”的子集。
由SMP 5434a版输出到glstat文件中的铰链内能“joint internal energy”跟*constrained_joing_stiffness不相关。
它似乎与*constrained_joint_revolute(_spherical,etc)的罚值刚度相关。
这是SMP 5434a之前版本都存在的缺失的能量项,对MPP 5434a也一样。
这种现象在用拉格朗日乘子(Lagrange Multiplier)方程时不会出现。
与*constrained_joint_stiffness相关的能量出现在jntforc文件中,也包含在glstat文件中的弹簧和阻尼能和内能中。
回想弹簧阻尼能“spring and damper energy”,不管是从铰链刚度还是从离散单元而来,总是包含在内能里面。
在MATSUM文件中能量值是按一个part一个part输出的(参见*database_matsum)。
LS-DYNA-精编教材
LS-DYNA軟件1.1 LS-DYNA 簡介LS-DYNA 是世界上最著名の通用顯式動力分析程序,能夠模擬真實世界の各種複雜問題,特別適合求解各種二維、三維非線性結構の高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動力沖擊問題,同時可以求解傳熱、流體及流固耦合問題。
在工程應用領域被廣泛認可為最佳の分析軟件包。
與實驗の無數次對比證實了其計算の可靠性。
由J.O.Hallquist主持開發完成のDYNA程序系列被公認為是顯式有限元程序の鼻祖和理論先導,是目前所有顯式求解程序(包括顯式板成型程序)の基礎代碼。
1988年J.O.Hallquist創建LSTC公司,推出LS-DYNA程序系列,並於1997年將LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一個軟件包,稱為LS-DYNA。
LS-DYNAの最新版本是2004年8月推出の970版。
1.1.1 LS-DYNA功能特點LS-DYNA程序是功能齊全の幾何非線性(大位移、大轉動和大應變)、材料非線性(140多種材料動態模型)和接觸非線性(50多種)程序。
它以Lagrange 算法為主,兼有ALE和Euler算法;以顯式求解為主,兼有隱式求解功能;以結構分析為主,兼有熱分析、流體-結構耦合功能;以非線性動力分析為主,兼有靜力分析功能(如動力分析前の預應力計算和薄板沖壓成型後の回彈計算);軍用和民用相結合の通用結構分析非線性有限元程序。
LS-DYNA功能特點如下:1.分析能力:●非線性動力學分析●多剛體動力學分析●准靜態分析(鈑金成型等)●熱分析●結構-熱耦合分析●流體分析:✧歐拉方式✧任意拉格郎日-歐拉(ALE)✧流體-結構相互作用✧不可壓縮流體CFD分析●有限元-多剛體動力學耦合分析(MADYMO,CAL3D)●水下沖擊●失效分析●裂紋擴展分析●實時聲場分析●設計優化●隱式回彈●多物理場耦合分析●自適應網格重劃●並行處理(SMP和MPP)2.材料模式庫(140多種)●金屬●塑料●玻璃●泡沫●編制品●橡膠(人造橡膠)●蜂窩材料●複合材料●混凝土和土壤●炸藥●推進劑●粘性流體●用戶自定義材料3.單元庫●體單元●薄/厚殼單元●梁單元●焊接單元●離散單元●束和索單元●安全帶單元●節點質量單元●SPH單元4.接觸方式(50多種)●柔體對柔體接觸●柔體對剛體接觸●剛體對剛體接觸●邊-邊接觸●侵蝕接觸●充氣模型●約束面●剛牆面●拉延筋5.汽車行業の專門功能●安全帶●滑環●預緊器●牽引器●傳感器●加速計●氣囊●混合III型假人模型6.初始條件、載荷和約束功能●初始速度、初應力、初應變、初始動量(模擬脈沖載荷);●高能炸藥起爆;●節點載荷、壓力載荷、體力載荷、熱載荷、重力載荷;●循環約束、對稱約束(帶失效)、無反射邊界;●給定節點運動(速度、加速度或位移)、節點約束;●鉚接、焊接(點焊、對焊、角焊);●二個剛性體之間の連接-球形連接、旋轉連接、柱形連接、平面連接、萬向連接、平移連接;●位移/轉動之間の線性約束、殼單元邊與固體單元之間の固連;●帶失效の節點固連。
dyna实体单元类型
dyna实体单元类型在有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)中,"Dyna" 通常是指LS-DYNA,这是一种广泛用于模拟动态加载和非线性材料行为的有限元软件。
在LS-DYNA 中,实体单元(Element)是构成有限元模型的基本组成单元之一。
LS-DYNA 支持多种实体单元类型,以适应不同类型的模拟问题。
以下是LS-DYNA 中的一些常见实体单元类型:1. Solid Element(实体单元):•Type 1: 8 节点固体元素(Solid Element)•Type 2: 20 节点固体元素(Solid Element)•Type 3: 15 节点固体元素(Solid Element)2. Shell Element(壳单元):•Type 4: 4 节点壳单元(Shell Element)•Type 5: 8 节点壳单元(Shell Element)•Type 6: 3 节点三角形壳单元(Shell Element)3. Beam Element(梁单元):•Type 7: 2 节点梁单元(Beam Element)•Type 8: 3 节点梁单元(Beam Element)4. Rigid Body Element(刚体单元):•Type 9: 刚体单元1/ 2以上只是LS-DYNA 支持的一些基本实体单元类型,实际上还有更多的单元类型和变种可供选择,以适应不同的仿真场景。
选择合适的实体单元类型取决于模型的几何形状、材料特性、加载条件等因素。
在LS-DYNA 的用户手册和文档中,可以找到详细的关于每个单元类型的信息,包括其数学表达式、适用范围以及用法示例。
2/ 2。
第一章 LS-DYNA关键字简介讲解
•1986 梁、壳、刚体
单一面接触
多平台支持
•1988
支持汽车行业应用
LS-DYNA3D
•1989
LSTC Full-Time 更多的选项和特性
ASME WAM’89 - San Francisco
-交通运输系统中的防撞性和乘
客安全
登录协同仿真时代
•1993 关键字格式
新的自动单一面接触
第一届LS-DYNA3D用户 年会
*COMPONENT假人组件 刚体假人. Integrated implicitly - separately from FE model. 由接触面控制相互作用. GEBOD 男性,女性,小孩 Hybrid III 5th, 50th and 95th 百分位成年人
登录协同仿真时代
*CONSTRAINED 结构体内和结构体之间
后处理: • »LS-POST, LS-TAURUS • »GLview, ANSYS,
HyperMesh, Fem-B
对于同一个物理系统总是有 多种方法构造有限元分析模 型 所有的模型不能完全重现物 理系统
登录协同仿真时代
输出文件
二进制文件 » d3dump01 » d3plot » d3plot01 » d3plot02 » …. » d3thdt » D3thdt01
登录协同仿真时代
*INCLUDE 把文件分成子文件 把子文件分成子-子文件 专门应用:冲压 part导入和转换(缩放、转动和平移)
登录协同仿真时代
*INITIAL 点火和动量 初始应力/应变 初始温度 初始汽车运动关系 初始速度
*INTERFACE • 研究大型结构中小部件的详细响应 •隔离关键部件 记录界面/边界的运动: »面 » 节点线 » 节点点
LS-DYNA简要说明
zt ansys ls-dyna 显式与隐式方法对比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。
第1章 LS-DYNA简介
第一章LS-DYNA简介1.1 LS-DYNA发展概况DYNA程序系列最初是1976年在美国Lawrence Livermore National Lab. 由J.O.Hallquist 博士主持开发完成的,主要目的是为武器设计提供分析工具,后经1979、1981、1982、1986、1987、1988年版的功能扩充和改进,成为国际著名的非线性动力分析软件,在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司,推出LS-DYNA程序系列,主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D、前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序,进一步规范和完善DYNA的研究成果,陆续推出930版(1993年)、936版(1994年)、940版(1997年),增加了汽车安全性分析(汽车碰撞、气囊、安全带、假人)、薄板冲压成型过程模拟,以及流体与固体耦合(ALE和Euler算法)等新功能,使得LS-DYNA程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大,并建立了完备的质量保证体系。
1997年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包,称为LS-DYNA,PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处理器为LS-POST。
1996年LSTC与ANSYS公司合作推出ANSYS/LS-DYNA,大大增强了LS-DYNA的分析能力,用户可以充分利用ANSYS的前后处理和统一数据库的优点。
2001年5月推出960版,它在950版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块,并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能,从2001年到2003年初LSTC公司不断完善960版的新功能,2003年3月正式发布970版。
第6章 LS-DYNA壳单元、沙漏
在塑性屈曲问题中单元公式的不同常引起显著的差异
壳单元技术的历史
在D YN A 3 D 中第一种实行的壳单元为Hughes-Liu 壳,它能 处理有限应变。在LLNL的DYNA3D 1986版本中出现 。1983年 就出现了壳单元,但计算非常慢,如考虑管对管冲击问题: . 3 solid elements per shell solution time = 12 CPU minutes . 发布时的Hughes-Liu 壳 = 600 CPU minutes
. 无向量化 (慢8倍) . 中间步的应变计算
加速来自:
. 1 点积分 . n + 1 几何形状用于应变计算 . 使用总体坐标系 增加粘性沙漏力控制零能模式
Belytschko-Tsay 壳
The B-T 壳单元由 Belytschko和Tsay 在 1981年发展起来的 ,并由 Belytschko, Lin 和Tsay在1984年改进。基于坐标旋转 co-rotational 和速度-应变公式的组合
沙漏
如果沙漏产生的区域并不影响关心的设计区域,则可 接受 全积分单元没有沙漏 HG 模式对于实际的变形是直角正交的 由沙漏控制所做的功不会出现在能量方程中 当沙漏出现时,总能量有微小的降低 沙漏能量耗散记录在 GLSTAT 和 MATSUM中
一点积分是非常快的,所以我们接受这种冒险 但应不时检查能量平衡是否安全 一般规则: 沙漏能 < 10% 内能 总体 (GLSTAT) 单个parts (MATSUM) . 做可视检查 . 观察过度的刚度行为
沙漏例子—壳
沙漏例子—壳
沙漏例子—壳
沙漏 沙漏是单元刚度矩阵中秩不足而导致的,而这些是由于 积分点不足导致的
没有刚度的单元模式形态
LS-DYNA 简介
LS-DYNA 简介LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂问题,特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题,同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。
在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。
与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。
由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导,是目前所有显式求解程序(包括显式板成型程序)的基础代码。
1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司,推出LS-DYNA程序系列,并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包,称为LS-DYNA。
PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处理为LS-POST。
LS-DYNA的最新版本是2001年5月推出的960版。
LS-DYNA功能特点LS-DYNA程序960版是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(140多种材料动态模型)和接触非线性(50多种)程序。
它以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法;以显式求解为主,兼有隐式求解功能;以结构分析为主,兼有热分析、流体-结构耦合功能;以非线性动力分析为主,兼有静力分析功能(如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算);军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。
------------------------------------------------------------------------------LS-DYNA功能特点1.分析能力:¨非线性动力学分析¨多刚体动力学分析¨准静态分析(钣金成型等)¨热分析¨结构-热耦合分析¨流体分析:欧拉方式任意拉格郎日-欧拉(ALE)流体-结构相互作用不可压缩流体CFD分析¨有限元-多刚体动力学耦合分析(MADYMO,CAL3D)¨水下冲击¨失效分析¨裂纹扩展分析¨实时声场分析¨设计优化¨隐式回弹¨多物理场耦合分析¨自适应网格重划¨并行处理(SMP和MPP)2.材料模式库(140多种)¨金属¨塑料¨玻璃¨泡沫¨编制品¨橡胶(人造橡胶)¨蜂窝材料¨复合材料¨混凝土和土壤¨炸药¨推进剂¨粘性流体¨用户自定义材料3.单元库¨体单元¨薄/厚壳单元¨梁单元¨焊接单元¨离散单元¨束和索单元¨安全带单元¨节点质量单元¨ SPH单元4.接触方式(50多种)¨柔体对柔体接触¨柔体对刚体接触¨刚体对刚体接触¨边-边接触¨侵蚀接触¨充气模型¨约束面¨刚墙面¨拉延筋5.汽车行业的专门功能¨安全带¨滑环¨预紧器¨牵引器¨传感器¨加速计¨气囊¨混合III型假人模型6.初始条件、载荷和约束功能¨初始速度、初应力、初应变、初始动量(模拟脉冲载荷);¨高能炸药起爆;¨节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷;¨循环约束、对称约束(带失效)、无反射边界;¨给定节点运动(速度、加速度或位移)、节点约束;¨铆接、焊接(点焊、对焊、角焊);¨二个刚性体之间的连接-球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接;¨位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连;¨带失效的节点固连。
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001322 10 JAN 2000 2-18
SHELL163 膜单元算法
• 有两种膜单元算法:
– Belytschko-Tsay-Membrane (KEYOPT(1)=5):
• 具有单点积分的膜单元算法
– ITRST = 1 : 退化四边形壳体处理为三角形壳 (default) – ITRST = 2 :退化四边形壳体不变
• Main Menu > Solution > LS-DYNA controls > Default Ctrls > Shell Elem Ctrls > Full Sorting > OK
– BEAM161:显式梁单元(similar to BEAM4) – SHELL163:显式薄壳单元(similar to SHELL181) – SOLID164:显式块单元(similar to SOLID45) – COMBI165:显式弹簧与阻尼单元 (similar to COMBIN14) – MASS166:显式结构质量 (similar to MASS21) – LINK167:显式缆单元 (similar to LINK10)
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
co-rotational
CPU factor 1.49*BT KEYOPT(1)=11 1 integration point CPU factor 8.84*BT KEYOPT(1)=7 4 integration points
这种算法与 SHELL143的算法兼容
001322 10 JAN 2000 2-15
SHELL163 薄壳单元(续)
•
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
单元算法 BT, BWC, BL 只用面内单点积分,S/R CHL 用 4点积分.
• 3D 圆杆单元用来承受轴向载 荷.
• 用3个节点定义单元.
– 第3个节点用来定义杆的初 始方向.
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BEAM161 梁单元
• 由于不产生应变,此 3D 梁适用于刚体旋转 . 用3个节点定义此单元.
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
单元-沙漏模式
• 对单点积分实体单元的零能模式 :
Training Manual
001322 10 JAN 2000 2-7
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
最小化沙漏
ANSYS/LS-DYNA 有以下方法控制沙漏: 1: 避免单点载荷
– 单点载荷容易激发沙漏.
Training Manual
001322 10 JAN 2000 2-11
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
LINK160 Pin-Jointed Truss 单元
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
2: 用全积分单元
– 全积分单元不会出现沙漏. 用全积分单元 (KEYOPTS) 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
– 沙漏变形可以通过结构体积粘性来阻止,可以通过使用EDBVIS命令控制线性和二 次系数,从而增大模型的体积粘性。
• •
选择LS-DYNA Explicit 将过滤单元 表,方便定义单元. 显式与隐式单元不能同时在分析中出 现.
001322 10 JAN 2000 2-10
定义显式动力单元(续)
STEP 2: Add element type
Preprocessor: Element type -> Add/Edit/Dele....
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
• Belytschko-Wong-Chiang (BWC, KEYOPT(1)=10):
– 速度是BT单元的 1.25 倍 – 适用于翘曲分析 – 推荐使用
• Belytschko-Leviathan (BL , KEYOPT(1)=8):
• Hughes-Liu 壳单元算法有 4 种变化形式:
普通 普通 “完全简化” 选择性 “完全简化”
CPU factor 2.45*BT KEYOPT(1)=1 1 integration point CPU factor 20.01*BT KEYOPT(1)=6 4 integration points
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
建议刚度系数不超过0.15
5: 局部增加弹性刚度
– 有时只需用 EDMP, HGLS 命令增加某些特定材料或区域单元的刚度即可达到目 的.
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定义显式动力单元
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简化积分单元
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
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耗CPU的一项就是单元的处理. – 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. – 除了节省 CPU, 单点积分单元在大变形分析中同样有效. ANSYS/LSDYNA 单元能承受比标准 ANSYS 隐式单元更大的变形. – 简化积分单元有两个缺点 :
– 单点积分单元容易产生零能模式. – 沙漏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. 在 Chapter 8 (GLSTAT and MATSUM files)中将讨论沙漏能. 有时侯即使 5% 也是不允许的.
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Training Manual
001322 10 JAN 2000 2-17
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
SHELL163 薄壳单元(续)
• 对三角形壳体有两种算法:
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
•
所有壳单元沿厚度方向可以有任意多个积分点.
– 对弹性变形沿厚度方向用2个积分点即可 (缺省值) – 对于塑性行为沿厚度方向需要3 到 5 个积分点 (建议)
– 用实常数来定义积分点
• R, nset, r1, r2, r3 – nset 实常数标号 – r1=剪切因子,对于薄壳建议用5/6
– r2=积分点个数
• 出现零能模式 (沙漏).
• 应力结果的精确度与积分点直接相关.
001322 10 JAN 2000 2-5
沙漏
ห้องสมุดไป่ตู้
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
沙漏是一种以比结构全局响应高的多的频率震荡的零能变形模式. 沙漏模
式导致一种在数学上是稳定的,但在物理上是不可能的状态。 它们通常 没有刚度,变形呈现锯齿形网格.
– r3=单元厚度
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SHELL163 薄壳单元(续)
• 用 EDINT 命令为输出定义沿壳厚度方向的积分点个数
– EDINT, SHELLIP, BEAMIP
• • • • • SHELLIP 为输出壳单元的积分点个数 SHELLIP > 3 每个积分点与一层相关联 缺省为 3 ,分别位于上,中,下层 BEAMIP 输出梁单元积分点
– CPU 时耗为BT单元的 1.4 倍 – 仍在开发中 – 第一个具有物理沙漏控制的单元
• S/R co-rotational Hughes-Liu (S/R CHL, KEYOPT(1)=7):
– 没有沙漏的壳单元 – CPU 为 8.8 * BT
001322 10 JAN 2000 2-14
SHELL163 薄壳单元(续)
– 每种单元可用于几乎所有材料模型. 在ANSYS隐式分析中,不同的单元类 型仅仅适用于特定的材料类型,如超弹材料 (HYPER56, 58, and 74) 和 粘塑性材料 (VISCO106 and 108).
– 每种单元类型有几种不同算法. 如果ANSYS 隐式单元有多种算法,则具 有多个单元名称 (如 SHELL43 和 63). 在 ANSYS/LS-DYNA中,每中单 元类型可以具有 多种算法,如 SHELL163 最多有11种. – 所有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. – 不具备带额外形函数和中间节点 的单元以及P单元. – 单元支持 ANSYS/LS-DYNA中所有非线性选项.
– C0 三角形壳 (KEYOPT(1)=4) • 基于 Mindlin-Reissner 板理论 • 刚度比较硬, 在构造整个壳体时建议不使用 – BCIZ三角形壳 (KEYOPT(1)=3) • 基于 Kirchhoff板理论 • 慢 – 但是, 在混合网格中, C0 三角形壳体 比退化 4节点单元算法好. 因此当面 网格混合划分时(自由网格剖分),经常用到以下命令 : • EDSHELL, , , , , ,ITRST