ansys中显式与隐式

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）都包含在力矢量中；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.rst

D3THDT——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 Fluid

Option),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