第5章 LS-DYNA单元之离散单元、梁单元和体单元

Part 2 – 平板 • 壳 (2.5 毫米厚) • 低碳钢（考虑应变率影响） •四个边上约束 Part 3 – 球 • 实体 • 刚体 任务： • 球的初速度为89 mm/ms • 研究平板和球之间的接触
球—平板冲击
指定初始速度
球—不正确的速度
定义接触
接触—平板节点对球表面
接触—球节点对平板表面
第五章
单元 I
物理现象的数学描述 »节点、单元、Parts 和Sections »离散单元 »梁 »实体
节点/单元/Parts/Sections/材料
*NODE 节点号 (nid) x, y, z 坐标 不建议但仍然保留，以兼容旧版的DYNA文件： »平动约束 »转动约束
*ELEMENT 要求单元号 (eid). 定义单元的节点 组织和指定单元的行为 单元分配有一 Part. »需要 part ID的单元 – 梁、离散单元、安全带、壳、实体、厚壳 »不需要 part ID的单元 – 质量单元、惯性单元、安全带附件
Hale Waihona Puke Baidu
梁横截面I
梁横截面II *INTEGRATION_BEAM
实体单元
*ELEMENT_SOLID 三个直角方向相对相似的模型 »铸造，锻造，散热器 radiators, 螺栓，土壤，木柱，混 泥土等 正确的质量分配 要求输入: »单元 ID 号 »part ID 号 »节点ID号 (4, 6, 8 – 四面体，棱柱，六面体) 四面体能控制沙漏，但时间步很难控制
定义Parts 和材料
定义离散 Sections
结果—位移
结果—弹簧力
梁单元
*ELEMENT_BEAM 细长物体 (10:1 ratios) »操纵杆件、悬挂部件、建筑结构、钢筋 要求输入: »单元ID号 »part ID号 »3 个节点 ID号
*SECTION_BEAM 单元公式 »6 自由度 – Hughes-Liu (缺省) –合力Belytschko-Schwer –全积分 Belytschko-Schwer – 管梁Belytschko-Schwer »3 自由度 – 束truss – 索单元 横截面 »矩形，管， W，C，T， Z， 任意形状 »面积或惯性(2nd moment and polar)
选择单元的标准 • 结构几何形状 • 载荷条件 • 模型假定 • 经济性
集中质量单元
*ELEMENT_MASS »给一节点指定集中质量 – 质量单元号(EID) – 节点号 ID – 质量值 *ELEMENT_INERTIA »给一节点指定一集中惯性 – 惯性单元号 (EID) – 节点号 – 惯性张量 (Ixx, Ixy, Ixz, Iyy, Iyz, Izz)
*ELEMENT 梁 集中质量单元 阻尼 安全带 壳 实体 弹簧 厚壳
*PART 组织单元形成特定的组(称为 parts) 指定 part 的特性 »section 特性 (*SECTION) »材料行为和特性 (*MAT) »状态方程 (*EOS) »取代缺省的沙漏控制 (*HOURGLASS) »重力初始化 »自适应网格划分 »热特性 (*MAT_THERMAL) »取代接触特性 »刚体的惯性特性和初始条件
*ELEMENT_DISCRETE 定义弹簧或阻尼 »装配，锁定，铰链，设计区域的简化组件，集中参数模型 无质量 沿弧向旋转 要求输入: »单元号ID »part ID »2 节点号 ID (can be ground) »方向 (N1 到 N2, 仅x方向，等) »力的缩放因子
离散单元 通过材料方式定义力的行为 *MAT_SPRING力 = F(位移) »弹性和非线性弹性 »无弹性 »一般非线性 »Maxwell (刚度的指数衰减) *MAT_DAMPER 力= F(速度) »粘性 »非线性粘性
*SECTION 由单元类型决定 »单元公式 »积分规则 »厚度或横截面特性 关键字 »*SECTION_BEAM »*SECTION_DISCRETE »*SECTION_SEATBELT 在 *PART中指定
*SECTION_SHELL *SECTION_SOLID
*SECTION_TSHELL
*SECTION_DISCRETE 平动或转动 动力放大因子 间隔Clearance 失效偏差 拉伸/压缩容限
离散例子 —质量弹簧系统
$ - 4 simple mass spring systems $ - all nodes have 5 kg $ - left end of springs fixed with SPC's $ - right end of springs given an initial velocity $ - all springs modeled with MAT_SPRING_ELASTOPLASTIC $ - 4 cases $ 1. linear $ 2. goes non-linear due to faster initial velocity $ 3. dynamic magnification applied $ 4. failure deflection at 14 mm $ - time step is controlled by a load curve $ J.D. Reid 10/9/98 $ Units: mm, kg, ms, kN, GPa, kN-mm
在 *SECTION_SOLID中指定 •常应力单元 (缺省) »8-节点六面体 »通过 1x1x1积分控制沙漏 »对四面体和棱柱同样有效 •全积分 S/R 六面体单元 »8-节点六面体 »2x2x2积分(无沙漏) »无因简化积分而有的锁定现象
实体单元公式
•全积分有节点转动的二次方程 »8-节点六面体 »14 积分点 »有转动自由度 •S/R有节点转动的二次方程四面体 »4-节点单元 »5 个积分点 »有转动自由度
球速度和接触力
平板节点固连