AUTODYN培训一.ppt

2020 3 24 ANSYSAUTODYN基础培训一 2020 3 24 AUTODYN课程安排 第一天 ANSYS产品介绍AUTODYN简介AUTODYN界面一般问题分析过程第二天 Lagrange求解器模型生成Lagrange之间的作用第三天 Euler求解器起爆设置流固耦合 第四天 特色技术材料模型第五天 ALE求解器SPH求解器SPH与Lagrange作用 注 上课安排 上午主要用来讲课 配以课堂练习 下午继续未讲完的内容 然后做当日练习 并就当日的内容进行答疑 上课时间 上午09 30 12 00下午13 30 17 00 2020 3 24 基础培训一 1 ANSYS产品介绍2 AUTODYN简介3 AUTODYN界面4 一般问题的分析步骤 2020 3 24 ANSYS产品介绍 ANSYS是被世界各地各领域的工程师所广泛使用的有限元软件包 结构热流体 包括CFD 计算流体动力学 电场 静电电磁ANSYS应用的部分工业领域列表 ANSYS软件的主要功能 航空航天核工业石油化工铁道 机械制造能源汽车交通国防军工 电子及器具土木工程生物医学水利 2020 3 24 ANSYS产品介绍 结构分析 ANSYS软件的主要功能 结构分析用于确定结构的变形 应变 应力及反力 静力分析用于静力载荷条件可以模拟诸如大变形 大应变 接触 塑性 超弹 蠕变等非线性行为 2020 3 24 ANSYS产品介绍 结构分析 ANSYS软件的主要功能 动力学分析包括质量和阻尼效应模态分析计算固有频率及振型谐响应分析确定结构对已知幅值和频率的正弦载荷的响应瞬态动力学分析确定结构对随时间变化载荷的响应 可以包括非线性行为其他结构功能谱分析随机振动特征值屈曲子结构 子模型疲劳 断裂力学 复合材料 2020 3 24 ANSYS产品介绍 结构分析 ANSYS软件的主要功能 显示动力学ANSYS LS DYNA侧重惯性力占主导的大变形模拟用于模拟冲击 碰撞 跌落 爆炸 快速成型等高度非线性问题 2020 3 24 ANSYS产品介绍 热分析 ANSYS软件的主要功能 热分析用于确定物体的温度分布 其他感兴趣的包括热损失或获得的量 热梯度 热通量等也可以获得 所有三种主要的传热方式都可以模拟 传导 对流及辐射 稳态时间相关效应可以忽略瞬态确定温度等时间相关的量可以模拟相变 熔化或凝固 2020 3 24 ANSYS产品介绍 电磁分析 ANSYS软件的主要功能 电磁分析用于计算电磁装置的电磁场静态及低频电磁场模拟直流电源操作装置 低频AC或低频瞬态信号 例如 螺线管制动器 电机 变压器感兴趣的量如磁通量密度 场强磁力及磁矩 阻抗 电感 涡流 功率损失及通量泄漏等 2020 3 24 ANSYS产品介绍 电磁分析 ANSYS软件的主要功能 高频电磁场模拟装置的电磁波传播例如 微波及RFpassive部件 波导 同轴连结器感兴趣的量包括S 参数 Q 因子 返回损失 电介质和传导损失 及电场和磁场 同轴电缆中的电场 EFSUM 2020 3 24 ANSYS产品介绍 流体分析 ANSYS软件的主要功能 计算流体动力学 CFX 确定流体的流动及温度分布ANSYS CFX应用 航空航天 电子封装 汽车设计典型量包括速度 压力 温度及对流换热系数 足球上的压力分布 导管中的流速 飞机气动分析 2020 3 24 ANSYS产品介绍 耦合场分析 ANSYS软件的主要功能 耦合场分析考虑两种或多于两种场之间的相互作用 每一种场都依赖于另一种场使得不可能对每个场单独求解 因此需要一个能够将物理问题综合在一起考虑计算的程序 例如 热应力分析压电分析 电及结构 声学 流体及结构 热 电分析导热 磁和热 静电 结构分析 双金属杆由于加热产生变形 2020 3 24 ANSYS产品介绍 世界顶级前后处理器ICEMCFD几何处理 修补 简化表面网格四面体 高级六面体网格网格编辑与修改输出所有CAE CFD格式 六面体网格 抽中面 结构网格 网格加密和粗化 2020 3 24 ANSYS产品介绍 全自动六面体网格 Boeing747byFAA 2020 3 24 多学科优化 多学科流程集成 多目标优化 六西格玛设计 重量轻成本低RCS小升力大阻力小内力小应力小 多学科优化 6Sigma设计 自动循环 多目标优化 2020 3 24 Workbench技术构架 2020 3 24 基础培训一 1 ANSYS产品介绍2 AUTODYN简介3 AUTODYN界面4 一般问题的分析步骤 2020 3 24 AUTODYN发展概述 AUTODYN由美国CenturyDynamics公司于1985年开发成功 该软件从开发至今一直致力于军工行业的研发 2005年1月该公司加盟ANSYS公司 现正融入ANSYS协同仿真平台 1995开发出高精度Euler FCT Euler Godunov求解器 专门用来模拟爆炸冲击波的传递 2000引入由欧洲航空局开发的SPH求解器 专门用来模拟超高速条件下的接触碰撞分析 在国际军工行业占据80 以上市场 2020 3 24 AUTODYN行业应用 2020 3 24 blasteffectonbuilding fragmentationwarhead hypervelocityimpact shapedchargeintowater KEPpenetrationintoconcrete hydraulicRAM bulletimpact reinforcedconcreteimpact launcherstageseparation Blast StructureInteraction AUTODYN应用实例 ExplosivelyFormedProjectile 2020 3 24 破片聚能装药穿甲与半穿甲反应装甲 战斗部设计及侵彻效应 2020 3 24 随机破片战斗部 破片战斗部及对目标毁伤 计算模型 87kgTNT 距离混凝土5m 战斗部直径330mm 高度910mm 2020 3 24 随机破片战斗部 爆轰波 破片形成 2020 3 24 随机破片战斗部 破片数量每块破片的体积重量质心位置速度矢量等 破片信息统计 战斗部的威力和效果可以清楚的知道 2020 3 24 随机破片战斗部 爆炸冲击波和破片对目标的毁伤 2020 3 24 全预制破片战斗部 2020 3 24 聚能装药 ExplosivelyFormedProjectile 爆炸成形侵彻体 EFP 2020 3 24 聚能装药 MEFP战斗部 2020 3 24 聚能装药 射流战斗部 JET 2020 3 24 聚能装药 射流战斗部对目标的毁伤 2020 3 24 半穿甲战斗部 侵彻 爆轰效应 2020 3 24 穿甲战斗部 钻地弹侵彻钢筋混凝土模型 2020 3 24 穿甲战斗部 钻地弹侵彻钢筋混凝土 2020 3 24 穿甲战斗部 仿真结果与试验对比 模拟混凝土 2020 3 24 反应装甲 爆炸式反应装甲对冲击的响应 2020 3 24 爆轰及冲击波分析 冲击波传播及结构响应内弹道火箭点火 级间分离 2020 3 24 冲击波对钢筋混凝土靶的作用 BeamReinforcement LagrangeConcrete 2020 3 24 冲击波对钢筋混凝土靶的作用 Euler FCT Lagrange BeamCoupling 2020 3 24 冲击波对建筑物破坏 1 窗户和屋顶被冲击波破坏 2 门被完全破坏 3 整个砖墙被冲击波打坏 在重力作用下坍塌 Euler FCT Lagrange ShellCoupling 2020 3 24 地雷爆炸对装甲车的冲击作用 装甲车受到地雷攻击的响应分析 2020 3 24 内弹道分析 炮膛内弹体所受到的气动载荷 2020 3 24 火箭级间点火分离 要求 既要满足分离功能 又要减小对火箭主体结构及内部设备或控制仪器的冲击 2020 3 24 防护墙耐撞性分析 F 4战斗机撞击钢筋混凝土墙 厚3 66m 2020 3 24 防护墙耐撞性分析 对1m厚度防护墙的冲击 墙体完全洞穿 对3m厚度防护墙的冲击 没有穿过墙体 2020 3 24 管式汽车炸弹 2020 3 24 材料的碰撞响应 2020 3 24 典型的碰撞现象 2020 3 24 连续介质力学 连续介质运动方程 质量守恒动量守恒能量守恒材料模型初始条件边界条件在AUTODYN中 这些方程通过显示积分和不同的求解技术来求解 对于不同的求解器 方程都是相同的 具体的求解过程根据求解器而定 2020 3 24 材料模型 状态方程强度模型失效模型 2020 3 24 AUTODYN求解器类型 LagrangeEulerALE SPHShellBeam 2020 3 24 AUTODYN求解器 求解器使用技术 有限差分 有限体积 有限元和无网格粒子方法 Lagrange 2D 3D3DParallelALE2D 3D3DParallelShell Membrane 2D 3D3DParallelBeam Truss Spring Damper 3D3DParallelSPH2D 3D3DParallelEuler FCT2D 3D3DParallelMulti MaterialEuler3D3DParallelFill3D 结构和非结构求解器 2D用拉格朗日 2020 3 24 AUTODYN要求所有的数值技术将复杂的问题分解成有限的更小 更简单的问题 这个过程称为离散化过程 方程离散化方法 时间空间时间离散化对于所有的求解器是相同的 不同的是空间离散化 比如 几何定义和数值积分 离散化 2020 3 24 时间离散 整个求解时间域被分成若干个时间步长 经常是数千上万个 在AUTODYN中所有的求解器用显示积分方法 根据前一个时间步长值通过积分求变量的值 计算简单 2020 3 24 空间离散 根据问题 需要将物理几何模型需要被分成许多个连续的或不连续的部分 单元 粒子 两种基本方案 Lagrangian 依据材料 离散部分与材料一起移动 Eulerian 依据空间 离散部分在空间上保持固定 所有的求解器 SPH除外 用网格来离散几何模型 网格定义节点 顶点 边 线 和单元 连通性固定 根据求解器 网格可以是结构化或非结构化网格 SPH用粒子建立模型 每一个粒子通过核函数作用 连通性不固定 2020 3 24 Lagrange网格 基于Lagrangian方法 拉格朗日网格 网格在材料里面 外面空间不需要网格 2020 3 24 Euler网格 基于Eulerian方法 网格固定在空间材料在网格中流动 外面空间需要空物质网格 欧拉网格 2020 3 24 SPH 粒子 无网格 基于Lagrangian方法 由粒子来组成几何模型 外面空间不需要粒子 SPH网格 2020 3 24 LagrangeEulerALESPH 空间网格对比 2020 3 24 模型相关概念 Part采用相同求解器的一组节点和单元的集合 相同的求解器可以使用多个part 可用于结构和非结构求解器 component可选择 Part组 一个component可以包含多个part 用来帮助模型结构和参数设置对多个part进行速度 初始条件和材料的设置 边界条件的施加 平移 旋转和放大 缩小多个part 复制和删除多个part Group其它实体的集合 2020 3 24 求解器之间的联合 每一次计算可以有多个PART 同一个模型不同的PART之间以及模型与模型之间通过以下方式作用 JoinLagrange Lagrange作用Euler Lagrange作用复杂模型可以通过此种方式建立 对于每一个问题选择最适合的求解器 2020 3 24 求解器之间的联合 2020 3 24 基础培训一 1 ANSYS产品介绍2 AUTODYN简介3 AUTODYN界面4 一般问题的分析步骤 2020 3 24 AUTODYN用户界面 整体界面 2020 3 24 AUTODYN用户界面 2020 3 24 文件处理 视图 动画 交互 AUTODYN用户界面 工具栏 2020 3 24 AUTODYN用户界面 控制视图 建立模型 开始 停止一个计算 导航面板 2020 3 24 AUTODYN用户界面 对视图进行平移旋转和比例操作 创建视图 视图面板 2020 3 24 AUTODYN用户界面 对话面板 对话框 帮助取消确定 打开窗口按钮 对话面板和对话框 2020 3 24 AUTODYN用户界面 鼠标 键盘操作 2020 3 24 AUTODYN用户界面 新建模型和路径 2020 3 24 AUTODYN用户界面 my ident 0 ad第0步保存文件my ident 428 ad第428步保存文件my ident 0 ad formatted第0步格式保存文件my ident his历史文件 gauges my ident sum概要文件my ident prt打印文件my ident log记录文件my ident uhs用户历史文件my ident fil映射文件my ident frg破片数据文件 文件名字与含义 2020 3 24 AUTODYN用户界面 autodyn ini初始化文件matlib name mlb材料库文件partlib name slbPart库文件setting name setPlot设置文件sequence name seq幻灯片顺序文件slide name nn gif演示文件animation name gifgif动画文件animation name gfagfa动画文件 其它文件 2020 3 24 AUTODYN用户界面 所有AUTODYN的文件是以二进制文件格式保存 旧版本保存的执行文件自动转变成新版本执行文件AUTODYN的其它版本保存的执行文件能够方便地倒入到AUTODYNv6中进行计算 独立的二进制执行文件 2020 3 24 AUTODYN用户界面 AUTODYN用单精度来满足求解效率和内存的需要 所以单位制的选择相当重要 避免出现压力低于10 6的单位制 避免出现单元质量低于10 6的单位 缺省的单位制如下 单位制 2020 3 24 AUTODYN用户界面 消息面板和命令行面板 消息面板 命令行面板 2020 3 24 AUTODYN用户界面 上下文帮助 2020 3 24 AUTODYN用户界面 初始界面定制 通过GUI改变选项或者编辑初始化文件autodyn ini 2020 3 24 AUTODYN用户界面 图像输出格式 GIF TIFF和JPEG三种格式动画 创建 gif幻灯片格式用创建视图菜单来调整每张幻灯片的顺序和显示时间等可以创建下面一种或三种格式 GIFMPEGAVI 图像和动画 2020 3 24 文件扩展名为 gfa创建单张图片在AUTODYN动画播放器中播放在播放中操作 大小旋转平移快进 快退控制动画速度 AUTODYN用户界面 交互式动画文件 2020 3 24 AUTODYN用户界面 标准的应用程序运行不需要license播放 gif和 gfa动画格式Gif格式的动画 动画播放器 2020 3 24 AUTODYN用户界面 系统要求 2020 3 24 AUTODYN用户界面 编译器要求 用户子程序需要 2020 3 24 熟悉菜单 练习 2020 3 24 基础培训一 1 ANSYS产品介绍2 AUTODYN简介3 AUTODYN界面4 一般问题的分析步骤 2020 3 24 一般问题分析步骤 第一步设置求解类型 单位制 2D问题 3D问题 2020 3 24 一般问题分析步骤 第一种方式 材料库材料 第二步定义材料 2020 3 24 一般问题分析步骤 自定义材料状态方程强度模型失效模型侵蚀类型 第二步定义材料 第二种方式 2020 3 24 一般问题分析步骤 常用于对初始速度的设置 第三步定义初始条件 2020 3 24 一般问题分析步骤 不同的求解器有相适应的边界条件 第四步定义边界条件 2020 3 24 一般问题分析步骤 一 选择求解器二 对于Definition有两种方式 Manual和Partwizard 第五步建立模型 大