LS-DYNA初始条件、边界条件和约束.ppt

概要 初始条件 例子：爆炸球 边界条件 载荷：例子：对称失效/加载 刚墙 约束 横截面分析 第二章 概 述 若FEA模型已具有节点，单元，材料特性和 parts等。则可以： 施加：初始条件、边界条件、载荷和约束 必须具有：boxes，曲线，sets，矢量等 当parts间发生碰撞，或与其它问题撞击时： 刚墙 接触 (第三章) 怎样测定载荷/动量 接触力 横截面分析 起爆点和动量 初始应力/应变 初始温度 初始速度 缺省状态下初始应力、温度和速度为零 边界条件高于初始条件 初始条件 *INITIAL _DETONATION 和*INITIAL_MOMENTUM 用于模拟施加在体单元上的一种脉冲载荷 起爆点:引爆炸药材料(parts) 动量: 单元上施加一个初始动量 初始条件 *SET 节点 定义节点组 set ID号(SID) 节点的ID号 (NIDs) *SET_NODE_LIST 每行定义8个节点 *SET_NODE_COLUMN 每行定义1个节点 *DEFINE_BOX 定义一个BOX形状的体， BOX内 的任何事物都可以作为输入 BOX的ID号 (BOXID) 定义BOX的范围： Xmin - Xmax Ymin - Ymax Zmin - Zmax 初始条件 *INITIAL_VELOCITY_GENERATION 对于平动和转动的体 parts 系列 parts 系列节点 与前两个初始速度的施加方法不能同 时使用 初始条件 *INITIAL_VELOCITY 对节点和体施加一个初始的平 动和转动速度 系列节点 系列节点外的节点 定义的box中的所有节点 *INITIAL_VELOCITY_NODE 单个的节点 *KEYWORD 400000000 *TITLE an exploding sphere $ $ An explosive material is placed inside of a sphere. $ The explosive is lit, expands, and impacts the sphere. $ The sphere expands, reaches yield, seam lines fail and fragments $ fly apart. $ John D. Reid 6/4/98 $ Units: unknown - possibly gm, cm, micros, 1E7N, Mbar, 1E7N- cm $ 爆炸球的例子 爆炸球的例子 爆炸球的例子 爆炸球的例子 爆炸球的例子 爆炸球的例子 爆炸球的例子 *BOUNDARY_OPTION 目的：定义施加在边界节点上的运动 对流、通量、辐射和温度 循环对称 无反射边界、滑动边界和具有失效准则的 对称 (固体) 强制运动载荷 SPC约束 边界条件 *BOUNDARY_CYCLIC 旋转对称 旋转轴矢量 x, y 和z 轴矢量 矢量必须是全局的 2条边界线 (使用节点sets) *DEFINE_VECTOR 定义一个矢量 矢量ID号 (VID) 确定尾 (xt, yt, zt) 和头 (xh, yh, zh)坐标 仅对体单元 *BOUNDARY_NON_REFLECTING 边界处的应力梯度为零 边界随冲击波移动 *BOUNDARY_SLIDING_PLANE 约束一系列节点在一任意方位的平面或 矢量上移动 *BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE 约束节点于一定义的平面上 当周围的单元达到定义的拉应力时节点 成为自由节点 边界条件 *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION 对节点、系列节点或刚体施加节点运动(平动或转动) 可适用的自由度运动： 位移 速度 加速度 载荷曲线描述的运动 起始和结束的时间 边界条件 *DEFINE_CURVE 定义一（载荷）曲线 载荷曲线ID号 (CLID) 定义曲线上的点 横坐标 (x) 纵坐标 (y) 缩放因子 偏移 例子 力 vs 变形 速度vs 时间 边界条件 *BOUNDARY_SPC 单点约束 约束一节点的一个或更多的自由度 单个的节点或系列节点 *BOUNDARY_SPC_NODE *BOUNDARY_SPC_SET 可以在局部坐标系中定义 局部坐标系的定义： *DEFINE_COORDINATE 定义一局部坐标系 指定坐标系ID号(CID) *DEFINE_COORDINATE_NODES 3节点: 局部坐标系原点，沿x轴, 局部 x-y 平面内 *DEFINE_COORDINATE_SYSTEM 三点 的x, y, z 坐标(与 NODES方式一样) *DEFINE_COORDINATE_VECTOR 2 个矢量: 局部 x轴, 局部x-y平面内矢量 边界条件 目的：定义施加的“力” 梁 体 爆炸效果 热，温度 节点和刚体 壳（压力） 避免单点集中载荷 物理上无意义 防止沙漏模式 避免阶跃载荷 要求一载荷曲线 载荷能缩放 载 荷 *LOAD_BEAM 沿梁单元局部轴(r,s,t)定义牵 引载荷 梁单元或系列梁单元 每单位长度上的力 *LOAD_BODY 施加指定的体载荷 重力加速度 概念上是加速指定的坐标系，所以 ，施加在模型上的惯性载荷是反方向 的 因重力产生的预应力，与动力松弛 结合 角速度 自由度： X, Y, Z, RX, RY, RZ 所有的节点或系列 parts 载 荷 *LOAD_NODE 和*LOAD_RIGID_BODY 施加一载荷于一节点，系列节点或刚体上 x, y, or z 力 x, y, or z 力矩 Follower 力 或力矩 力作用方向为平面的法向 坐标系可为总体坐标或局部坐标 载 荷 分布压力载荷： 施加一个分布压力载荷于一个表面: 段 (*LOAD_SEGMENT) 系列段(*LOAD_SEGMENT_SET) 壳 (*LOAD_SHELL_ELEMENT) 系列壳(*LOAD_SHELL_SET) 正的压力值作用方向为壳/段的法向的反方向 压力的激活时间 载 荷 示例 相关关键字 *BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE *DEFINE_COORDINATE_VECTOR *DEFINE_CURVE *LOAD_NODE_POINT *SET_SEGMENT *BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE 刚墙 目的：定义一个刚性面 模拟屏障、摆锤和压制机等 阻止节点穿透一个面 系列节点、一个BOX中的节点，所选节点外的节点 刚墙能量： GLSTAT 刚墙力： RWFORC or GCEOUT 关键字： *RIGIDWALL_PLANAR *RIGIDWALL_GEOMETRIC *CONTACT_ENTITY *RIGIDWALL_PLANAR 有限或无限 运动条件： 固定 运动: 质量和速度 Soft wall 方式 到0速度的循环数 由特定的节点跟踪刚墙 Ortho各向异性摩擦 两种法线方向互相垂直的摩擦系数 如：旋转物体：横向的摩擦系数更大 *RIGIDWALL_GEOMETRIC 平板、棱柱、圆柱、球 运动条件 固定 运动: 速度或位移、载荷曲 线、矢量 多个几何体墙可以定义，用来 模拟多种几何体的结合 *CONTACT_ENTITY 一般的具有任意表面的刚体及运动 几何实体 圆柱、平板、球、圆环、椭圆、VDA 性能改进 对接触实体和可变形体间的接触进行封闭形状接 触计算 精度改进 表面与网格划分无关 接触实体的应用： 冲压成型：凸模和凹模表面 几何实体作为几何表面刚体输入 处理刚体假人和可变形体如气囊和驾驶面板的接触 耦合刚体假人模型软件 MADYMO. 方向盘中气囊的放置. 约束 目的：约束Parts之间的自由度 铆接和焊接 约束壳与壳 约束壳与体 各种刚体约束 节点必须有质量 节点不能属于多重，无关或可能冲突的约束 SPC边界不能与约束冲突 约 束 *CONSTRAINED_RIVET 两节点铆接 刚性无质量束 作用与一球铰链相似 节点坐标不能一致 失效时间 焊接 *CONSTRAINED_SPOTWELD *CONSTRAINED_GENERALIZED_W ELD 点焊 fillet对接焊缝 butt角焊 组合焊 焊接失效 焊接失效 失效时间 在指定的时间自动失效 拉伸失效 因塑性应变 有效节点塑性应变 失效塑性应变 焊点外的金属板撕裂失效，因为塑性发生在焊接 处周围的材料中 焊接失效 脆性失效 点焊 Sn = 失效的法向力 fn = 法向界面力 Ss =失效的剪切力 fs =剪切界面力 fillet角焊, butt对接焊缝 n = 法向应力 f = 失效应力 n = 焊接方向剪切力 = 失效参数 t =焊接方向法向剪切力 *CONSTRAINED_SPOTWELD 两节点点焊 刚性无质量梁 不能传输壳的法向转动刚度 节点坐标不能一致 焊点连接的节点不能是其他约束设置中 的节点，如约束相同的自由度，固连的 界面，或刚体 *CONSTRAINED_GENERALIZED_WELD 方式： SPOT, FILLET, BUTT, CROSS_FILLET, COMBINED 节点坐标可以相同 输出可以指定于一局部坐标系中 点焊 节点的顺序和局部 坐标系的方向对于 决定焊点失效是很 重要的 Fillet 角焊 对于Fillet 焊，节点的 顺序和局部坐标系的方 向如图 对于Butt 焊，节点 的顺序和局部坐标 系的方向如图 Butt Weld Part 连接 *CONSTRAINED_NODE_SET 两节点或更多节点的平动约束 x, y, z, 或任意组合 失效时间 Part 连接 *CONSTRAINED_SHELL_TO_SOLID 在壳边和体单元间定义固连 壳单元节点与坐标相同的体单元节点约束 体单元节点（线矢量）是线性约束 节点刚体可以完成相同的功能 破裂单元 *CONSTRAINED_TIE-BREAK 壳边对壳边界面 作为塑性应变的一个函数局部失效 模拟沿预先定义的线（如缝合线或结构铰）失效的结果 *CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE 固连的节点set (节点必须坐标一致) 可有多个节点 （大于2） (如4个壳的角节点） 可变形的薄壳和honeycomb材料的体单元 基于塑性应变的失效 刚体的Part连接 刚体 由动力学方程控制运动 无失效准则 允许转动 *CONSTRAINED_EXTRA_NODES *CONSTRAINED_JOINT *CONSTRAINED_NODEL_RIGID_BODY *CONSTRAINED_RIGID_BODIES 其他的 Part 连接技术 一致的节点 扭曲的几何体 无失效准则 不容易分离parts (如操作，重划分) 接触厚度冲突 梁 更复杂的定义 影响时间步计算 接触 (更新) 固连(N2S, S2S) 固连失效 (N2S, S2S) 横截面分析 在结构的不同部位定义横截面 传送力（界面力或截面力） 力矩 质心位置 面积 = 所有的量为时间的函数 很好的分析工具，而不是实验方式 全面了解结构怎样作用 可对个别的部件进行分析，了解某一事件下的载荷传送，变形和能 量吸收 精确的校核模型 通过中间结构的力分析 定义横截面 通过指定定义横截面： 横截面的节点 在这些节点上计算力所使用的单元 传送力的符号由这些单元位于这些节点的哪一边来决定 自动 *DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE 用户指定 *DATABASE_C