第三讲 AUTODYN 基础理论

默认的单位制对所有的问题都适用




Workbench数据传到AUTODYN时，单位制会自动 转变为AUTODYN 的单位制
求解控制

上限约束标准


需指定循环极限和时间极限 如果能量错误超过能量分数(默 认5%)AUTODYN 将停止计 算并给出警告信息
一般默认的就 OK 如果初始时间步为0, 它的默认 值为稳定时间步的一半 如果最小时间步为0, 他的默认 值为初始时间步的 1/10th 对大多数 Lagrange计算，稳 定因子最大可以设置为0.9


点 线 面

体

插值

拉伸
输入3D 结构化

ANSYS, ICEM-CFD 强大的3D 六面体网格生成 全面的 CAD接口

CATIA, Pro/Engineer, SDRC I-DEAS, SolidWorks, Unigraphics, ….

ICEM-CFD结构化 (映射) 网格输入接口
(Part Wizard)
Apply
Define
用材料和初始条件填充parts

Wizard 中每一个part用一种材料填充 Wizard 完成以后可以进行附加的填充

每一个附加填充可以替换前一个填充的材料和 初始条件

如果中心在填充区域的内部Lagrange 单元可以被填充 (没有多物质填充功能)
结构化Parts - 指标空间

AUTODYN中每一个结构化Part 都会定义一个 指标空间， 2D(i,j) 或者 in 3D(i,j,k), 这里 i, j 和 k 是从1 到 Ni, Nj, Nk 的整数

指标空间都是正交的
j=6
j i=1 i = 11
i
j=1 j=1
结构化 Parts - 物理空间

边界条件既可以定义在已使用网格的外表面也可 以定义在未使用网格的外表面 默认的边界条件是: Lagrange: 自由边界 (压力 = 0.0) Euler : 刚性墙 (无流动, 速度 = 0.0)
Unused 单元
被填充单元 定义了边界条件的位置
应力边界条件
• 应用到Lagrange Parts

AUTODYN 为使单精度求解能力和内存达到最优化的 使用，因此单位制的选择很重要, 尤其对欧拉问题

避免压力在某单位制下出现 10-6 避免单元质量在某单位制下出现10-6 Length Mass Time Velocity Force Stress Density Energy mm mg ms m/s mN kPa g/cm3 mJ
点，线，面，体 ICEM-CFD TrueGrid
Part Wizard

手动建立高质量的结构化网格

外部导入结构化网格

Part 向导

Part 向导 建模三部曲

定义预定义几何体 定义指标空间 填充parts
Geometry
Zoning
Fill
Part 向导– 2D 正方形
Part 向导 – 2D 圆形
Constant Trapezoid
t
t
Triangular
Exponent Pk = Pe-kt
t
Piecewise
t
User subroutine EXSTRt Nhomakorabeat
速度边界条件

应用到 Lagrange, ALE, Shell, Beam 和SPH Parts X, Y, Z 速度约束
常数 ：速度定义为一个常数 界限
仅针对选定的材料进行定义 如果满足反向流动的条件，需要定义 反向流动边界条件，此时流入是由边 界的外部积累的能量控制

流出(P = = e = 0)



需指定材料流进网格的所有物理 状态(密度, 内能和速度) 流出边界条件是近似的，尽量远离计 算关键区域定义

Lagrange 作用(接触）
单位制

每一个结构化part还有一个物理空间 xyz-空 间, 这里 x, y 和 z 是实数

物理空间中网格通常有一定的形状
j=6
i=1 y
i = 11
x
j=1
结构化 Parts – 指标空间删除 单元-Unused功能

并不是所有在指标空间定义的单元都会在物理 空间中使用

没有赋予材料的单元是 Unused 这个功能允许对负责体进行建模

适合在资源有限的计算机上进行大模型 的后处理 基本文件 ident_bcyc.ad_base 存储结果文件需要的模型数据 在结果文件前面生成，必须和相应的 结果文件相匹配

存储在子文件夹, ident_adres

结果文件
ident_bcyc_ncyc.adres


bcyc - 基本文件的循环数 ncyc - 结果文件的循环数

时间步选项



守恒方程


质量和动量严格 守恒 能量不是严格守 恒

全守恒的实用数值 方法存在 稳定性和 噪声问题
Good energy conservation
Problem

能量和动量守恒 可以通过历史曲 线进行检测. 好 的模型和计算有 比较小的误差
输出控制

保存AD文件 / 结果文件
ICEM multiblock 网格 (.geo 文件) TrueGrid输入和ICEM相同

材料和初始条件

分别在材料和初始条件面板中定义材料和 初始条件 定义以后, 材料和初始条件就能够在 Part Wizard 建模过程中通过 Fill 选 项给part填充材料和初始条件.
Apply
Part 向导 – 2D 模型
Ogive
Rhombus
Quads Wedge
Part 向导 – 3D 正方体
Part 向导 – 3D 圆柱
Part 向导 – 3D 模型
Sphere
Ogive
Hex
Bricks / Fragments
Part 向导 – 3D 壳
平板
圆柱
手动建模
使用下面步骤一步 一步生成网格
流动边界???仅针对选定的材料进行定义?如果满足反向流动的条件需要定义反向流动边界条件此时流入是由边界的外部积累的能量控制如果满足反向流动的条件需要定义反向流动边界条件此时流入是由边界的外部积累的能量控制?需指定材料流进网格的所有物理状态需指定材料流进网格的所有物理状态密度内能和速度?流出边界条件是近似的尽量远离计算关键区域定义流出边界条件是近似的尽量远离计算关键区域定义lagrange作用接触?autodyn为使单精度求解能力和内存达到最优化的使用因此单位制的选择很重要求解能力和内存达到最优化的使用因此单位制的选择很重要尤其对欧拉问题?现避免压力在某单位制下出现106?避免单元质量在某单位制下出现106?默认的单位制对所有的问题都适用?lengthmm单位制?lengthmm?massmg?timems?velocityms?forcemn?stresskpa?densitygcm3?energymj?workbench数据传到autodyn时单位制会自动转变为时单位制会自动转变为autodyn的单位制?上限约束标准?需指定循环极限和时间极限?如果能量错误超过能量分数默认默认5autodyn将停止计算并给出警告信息将停止计算并给出警告信息求解控制?时间步选项?就一般默认的就ok?如果初始时间步为0它的默认值为稳定时间步的一半它的默认值为稳定时间步的一半?如果最小时间步为0他的默认值为初始时间步的他的默认值为初始时间步的110th?数对大多数lagrange计算稳定因子最大可以设置为计算稳定因子最大可以设置为09守恒方程?质量和动量严格守恒质量和动量严格守恒?能量不是严格守恒能量不是严格守恒?全守恒的实用数值方法存在稳定性和噪声问题方法存在稳定性和噪声问题?能量和动量守恒可以通过历史曲线进行检测能量和动量守恒可以通过历史曲线进行检测

通过以下方式指定保存频率 循环增量
时间增量




计算可以通过保存的AD文件重新开 始 (不是结果文件) 结果保存文件总是比AD文件要小 显示的图像可以通过任意的AD文件 和结果文件创建 动画可以通过一系列的AD文件和结 果文件创建 比抓图更加灵活
输出控制

结果文件 (只应用到3D ) 用来创建图像
第三讲 AUTODYN 基础理论
ANSYS AUTODYN
结构和非结构化 Parts (网格)



一个AUTODYN Part 能使用结构化或者非结 构化网格 结构化网格可以在 AUTODYN中生成 使用 (I,J,K)指标空间 非结构化网格必须从外部导入 (例如从 Workbench) 拉格朗日Parts (实体, 壳, 梁) 既可以用结构化网格也可以非结构化网格 非结构化网格求解起来更加有效 (效率更高) 在求解之前，一个结构化网格可以转换 成非结构化网格 拉格朗日 Parts (结构或者非结构) 能够使 用 “fill” 功能填充到 Euler和 SPH Parts中 Euler 和 ALE Parts 均为结构化 Euler 网格通常都是直线正交的


定义上下限 在Explicit Dynamics 中定义位移 约束

分段函数：分段线性函数
定义 X, Y, Z (3D)速度和转动速 度为常数 用户定义随时间变化的X, Y, Z 速 度

总体速度约束


用户子程序 EXVEL

边界条件: 力

应用到Beam Parts 节点力边界条件
练习 1: 2D 破片碰撞
目的:
对包含多种物质的 圆柱型破片冲击 平板进行分析
步骤:
启动 AUTODYN 设置问题类型为 2D 轴对称并进 行前处理 求解 查看结果 制作动画
Unused Elements
指标空间
物理空间
创建结构化 Parts

通过Part Wizard 可以 自动生成 高质量的结构化 Parts 为我们预先 定义的几何体

2D 体 ：Box, Quad, Circle, Ogive,

Rhombus, Triangle, Wedge 3D 体 ：Box, Hex, Cylinder, Sphere, Ogive, Fragments/Bricks 壳：Plate, Cylinder

I c
如果阻抗被设置为0，那么临近单元 的阻抗将被应用


传输边界是近似边界条件，尽量 远离计算的关键区域定义 对于空气中爆炸的欧拉算法, 推荐 使用压力为0 的流出（Outflow） 边界条件
边界条件: 流动边界

应用到 Euler Parts 流入

设定材料流入网格的全部状态 (密度, 内能和速度)
Additional Block Fills
Wizard Fill
Additional Geometry Fill
边界条件


边界条件被定义从 Boundaries 对话框
一旦被定义, 通过parts中对话面板中的 Boundary选项就可以将边界条件施加给结构化 网格
Apply
Define
边界条件

常数, 分段函数, 用户子 程序 EXFOR x, y, z 和 总体方向

单元力/单位长度边 界条件

常数, 分段函数, 用户子 程序 EXFOR x, y, z 和总体方向
边界条件: 传输边界

应用到Lagrange, ALE 和 Euler Parts

传输波通过单元面 只有正交分量被传输 可以定义边界的阻抗