AUTODYN4.3用户手册（中文）1.doc

AUTODYNTM互动式非线性动力学分析软件用户手册（版本4.3）前 言关于本手册AUTODYN用户手册提供了关于AUTODYN软件的如下概要信息：l 介绍l 如何使用AUTODYN l 关于概念和定义l 高级特性l AUTODYN的菜单和命令另外，可以使用下面的手册和指南：l 范例手册：对于二维和三维实例的详细逐步介绍；l 理论手册：AUTODYN中的数值技术和材料模型；l 用户子程序指南：如何定制AUTODYN以满足特殊要求；l 网格重分指南：拉格朗日网格重分实例；l ALE指南： ALE（任意拉格朗日-欧拉）处理器使用实例；l 重新映射指南：运用从一维到二维到三维的重新映射来有效计算爆炸问题；l 射流指南：使用解析/数值耦合的AUTODYN分析功能来分析成型装药设计中的射流特性；l 相互作用指南：Lagrange/Lagrange撞击滑移表面，Euler/Lagrange耦合，以及子区域的融合；l SPH手册：无网格光滑粒子流体动力解算器在二维和三维中的应用；l Lee-Tarver手册：炸药起爆及增长模型的应用；l 特定硬件的安装向导；l 现行版本的发布说明。CD中提供了ADTODYN文档的电子版本，该文档可以被浏览、在线搜索、以及通过使用AUTODYN发布的Adobe Acrobat 阅读器打印，还可以从包括从网上下载在内的多种免费资源获得。AUTODYN手册及向导会持续更新，所以上述内容或许不够全面，如果您不能找到所需信息，可以联系当地AUTODYN代理商或与世纪动力公司联系。第一章介绍来自世纪动力公司的AUTODYN是唯一的专门解决非线性动力问题的全面的、综合的分析软件。艺术级的分析结合最新的图形技术为解决工程难题提供了一个非常富有成效的环境。AUTODYN可以适用于从个人电脑到超级计算机广泛硬件条件。1. 什么是AUTODYN?一种解决下列各类复杂问题的工程及科学工具：l 动力学，包括非线性问题；l 固体、流体和气体动力学；l 大应变，大变形；l 流体-结构相互作用；l 爆炸；l 冲击波及爆轰波；l 冲击和侵彻；l 接触问题 ；2. AUTODYN的使用对象l 工业、科研实验室及教育机构等广阔领域中的工程师和科学家；l 国防领域：冲击/侵彻，装甲和反装甲设计，动能装置，成型装药，爆炸，气体爆轰，材料的响应；l 石油和天然气领域：油井穿孔，事故模拟，爆炸，海上建筑；l 航空领域：撞击，冲击加载，结构分析，气体动力/结构相互作用；l 核能：事故分析，流体-结构分析相互作用，冲击，约束；l 化学：爆炸，约束；l 汽车：撞击动力学，引擎设计；l 机械制造领域：动力学模拟，操作载荷确定；l 工程教育：应力波力学的学习，包括冲击波行为的流体及气体动力学，材料响应行为。3. AUTODYN特点 l 复合的分析技术：欧拉，拉格朗日，ALE(任意拉格朗日-欧拉)，SPH(光滑粒子流体动力学)，以及薄壳的时空响应。针对一个问题的不同特点提供最佳的数值方法。l 非线性：几何模型和材料。极端变形行为以及复杂的材料响应行为包括塑性和失效。裂纹的出现和闭合。l 在线文档：广泛、实时的帮助界面。l 集成的分析环境：交互式模型定义（前处理）、分析及后处理合为一体。在分析过程中完全的交互式菜单驱动。可以在分析过程中可以对问题进行改动：重分网格，删除和增加材料，删除和增加相互作用。l 详尽的图形功能：等值线、矢量、材料、边界条件、网格、时间历程以及剖面图的高解析度彩色描述。l 电子幻灯片放映能力进行生动的介绍。l 定制模型：提供供用户定义材料模型、边界条件、初始条件和输出方程的界面，并根据特定需求裁减程序。4. 为何使用AUTODYN? l AUTODYN是替代大型通用结构分析程序或笨拙无效的专用程序的有效的非线性动力学分析工具。l 使用AUTODYN分析环境可以更好、更有效的进行设计。5. 有效性和可靠性l AUTODYN在全球范围可用并有技术支持。l AUTODYN可以在从个人计算机到超级计算机的范围广阔的计算机上运行。l AUTODYN可用于大学生和教授的学术研究。l AUTODYN可以有效地验证实验和理论结果。l 全球巨大的AUTODYN用户群体持续的提供反馈确保了此工具的活力。6. 发展世纪动力公司积极的不断增加程序的改善和新特性以满足用户的需求。因此，AUTODYN具有了持续的发展的能力，它包括了在数值分析和计算机科学方面的最新发展。7. 用户服务文档帮助，除了在线帮助外还包括用户手册，以及含有下面专题的向导：网格重分，相互作用（拉格朗日冲击/滑移表面，欧拉-拉格朗日耦合），ALE解算器，射流，Lee-Tarver 燃烧、增长模型，欧拉重映射，用户子程序。用户服务可以从世纪动力公司本部及其在美洲、欧洲、远东的代理获得。从初步介绍到高级分析都有相关的咨询。在整个分析过程都有顾问帮助。第二章 AUTODYN软件包1. 文件分类 AUTODYN程序以多个文件的方式发布，文件列表如下：l 安装文件l AUTODYN可执行文件l AUTODYN目标库l 材料库l 帮助文件l 常用模块l 幻灯片l 指南l 演示和验证问题集l 文档安装文件用于在用户使用的特定硬件上安装AUTODYN。每一特定系统都提供安装向导。同时发布了目标库和执行文件，确保了用户可以把自定义程序连接到程序中。提供的AUTODYN常用模块有助于任何自定义程序与AUTODYN之间的连接。在用户子程序向导中可以找到关于用户子程序的指导。运行AUTODYN时，用户可以使用材料库和帮助文件来得到所需的材料数据和信息。另外，AUTODYN提供了预先制作的幻灯片，可以用电子幻灯片放映功能来放映。幻灯片放映的是预存算例的计算结果，以此来证明AUTODYN强大的演示功能.用户可以通过向导资料学习一些AUTODYN的特殊功能。向导手册提供了关于下面主题的详细说明：重分网格，射流，算法，拉格朗日冲击/滑移表面，欧拉-拉格朗日复合等。AUTODYN提供了介绍性问题的输入和结果。这些问题的安装和运行可以使用户熟悉AUTODYN程序。演示手册给出了介绍性问题的每一步操作。用Adobe Acrobat 阅读器可以使用电子版的文件。这个阅读器可以通过互联网中大部分免费系统中得到，也可以从AUTODYN程序中得到。第三章 开始AUTODYN可以在很多不同的硬件上使用，从个人电脑到超级计算机。安装过程根据所使用的硬件而有所不同，软件包中含有与用户使用版本相关的信息。遵循安装向导后，你也许希望通过使用AUTODYN的幻灯片放映功能由观看以前的分析结果开始。按照安装向导打开程序，将显示如下所示的AUTODYN主菜单：按P键从菜单中选择后处理程序，显示后处理菜单：按S键选择幻灯片，出现一个数据文件的提示：选择所需的幻灯片，按空格键在有效名称中循环。按回车键选择所需幻灯片。按下S(Show)键开始放映，连续按回车键，将顺序显示幻灯片。放映结束时，可以重复放映幻灯片，也可以载入另一问题分析。*用户可以跟随用户手册的章节继续进行，如果需要，也可以直接转到AUTODYN-2D和AUTODYN-3D示范手册中的分步例题。第四章 菜单AUTODYN是一个交互式、菜单驱动的应用软件。不同的菜单给出了AUTODYN分析过程的各细节。使用分级式菜单结构，可以在菜单之间简单的有逻辑的移动。本章结尾将给出AUTODYN-2D和AUTODYN-3D的菜单。第一次开启AUTODYN将显示主菜单如下，所有AUTODYN菜单都由一系列的命令构成，这些命令在屏幕右侧纵向列出。请参照现行版本中提供的AUTODYN菜单结构示意图，获得菜单结构的全景。1. 命令选择可以通过以下三种方式之一选择命令：l 键入命令的首字母；l 按方向键将显亮的光标移动到所需命令位置（使用上/下健或键和键）,再键入；l 移动鼠标，将指针指到需要的命令，单击鼠标左键。选取命令后，可以移动到下一级菜单继续选择命令，或者，如果命令需要指定数据，就弹出输入窗口（如下图所示）并提示所需的数据。根据要执行的任务，在各级菜单中移动选择不同的菜单命令。按键返回到上一级菜单。连续按键，将返回到更高一级菜单直至AUTODYN主菜单。2. 输入窗口 一个菜单选项的选择可能会引出一个输入窗口，提示输入具体数据。在输入窗口中输入所需数据后，按回车键，如果还需要输入其他数据，将自动出现下一个输入窗口。某些输入区域提供了缺省值。如果接受缺省值，直接按键或键即可。在输入窗口中，可以使用“左”和“上”光标键返回到前一个定义区域。在输入窗口最后区域输入数据后，整个窗口的信息就被定义并传到AUTODYN程序中。注意：如果在定义窗口所有项目之前按键，窗口就会关闭并保留前面的数据。在输入窗口中，按等号键(“=”)将接受剩余项目的缺省值。如果一个剩余条目没有缺省值，程序将接受其他项目的缺省值，然后等待你为该条输入数值。注意在窗口的右上角有一个“-”符号，单击它将关闭窗口（等同于键）。右上角有一个“=”符号，单击它等同于按等号键。稍微熟悉后，你将能在各级菜单和输入窗口中快速切换，无论是建立一个分析、观察中间结果，还是执行后处理任务。不必把逐级菜单记住，易懂的命令名称和提示将引导你使用多种路径浏览菜单和窗口。在任何时间，只需按F1键就可以参考AUTODYN帮助工具。3. 菜单层级AUTODYN使用交互式菜单结构，可以进行快速的问题建立、核对以及分析。作为参考，下面两页列出了AUTODYN-2D和AUTODYN-3D菜单结构总图，将这两页复印后放在你的周围会很有帮助，直到你更熟悉AUTODYN-2D菜单。第五章 键盘AUTODYN使用键盘输入来从菜单选择命令，接受输入数据以及执行特定功能。1. 字符输入字符键用来输入AUTODYN提示的数据。为保持相容性，这些数据立即被检验，例如是否输入一个合法数据。如果是名称和标题可以使用任意字母与数字的组合。作为数字下面的形式可以被接受：l 带小数点或不带小数点的整数。例如：1 1.0 1. （注意：在要求输入整数的位置，AUTODYN将截去浮点型数字的小数部分，如，1.6 变成1）。l 带小数点或不带小数点及带有指数形式的浮点型数字。例如：1 1.0 1. 1.2 1.2E5 1.2E-5当输入不合法时，AUTODYN将立即拒绝并发出响声警告，相容性检查也将拒绝前面的数据输入，将出现提示信息表明不相容性，用户可以再次输入正确信息。2. 特殊键AUTODYN使用了很多特殊键，下面概述了如何使用这些键。注意，非个人电脑版本使用的键盘和定位装置（鼠标，操纵杆等）将有所差异。针对你的特殊硬件查阅安装向导。回车键：回车键用于接受已选的命令和在输入窗口各项目中已输入的数据。在输入区域常常会有缺省值，如果存在缺省值，不输入新值直接按回车键就会接受并移动到下一个输入区域。如果再没有需要输入的数据，就会关闭窗口，并且整个窗口的信息将被AUTODYN接受。不使用鼠标时，回车键与移动的光标共同协作来完成定义缩放窗口、检验结果、以及交互式的重分网格功能。在这些情况下，屏幕上的十字线或圆被移动到所需位置，按回车键“锁定”或接受以上位置。Escape键：在选择菜单命令过程中，按 Esc键返回到上级菜单，连续按Esc键就会沿菜单结构向上移动，直至AUTODYN主菜单。当在一个输入窗口内按Esc键，就会关闭窗口，且不改变窗口中的数据。在运行过程中，按Esc键将中断计算并返回用户控制状态，然后可以选择显示计算到当前位置的结果或者转到完成项（退出）。Tab键：Tab键与其它的应用一样，使用它前进到下一区域或命令。空格键：空格键用在以下几种情形：l 空格键用于向下移动右边文本框中的菜单选项，当所需菜单选项为显亮状态时，按回车键选择该项。l 空格键用于向前循环浏览特定窗口数据区域的各种有效选项。当所显示的即为所需时，按回车键选择该项。l 空格键用在AUTODYN后处理功能的幻灯片放映中，顺次播放下一页，连续多次按空格键将快速放映幻灯片，并且大多数系统都支持动态结果的动画。l 空格键也可以用在题目和标题中输入空格。Backspace（退格）键：l 退格键用于在菜单选项中向上移动，当所需菜单选项为显亮状态时，按回车键选择该项。l 退格键用于向后循环浏览特定窗口数据区域的有效选项。l 退格键用在AUTODYN后处理功能的幻灯片放映中，顺次选择前一页。l 输入数据时，退格键还可以用于删除光标前的字符。等号键“=”：在输入窗口中（弹出式菜单），按等号键表示接受剩余项目的缺省值，如果存在剩余项目没有缺省值，程序将接受项目的缺省值，并等待输入此项的值。3. 功能键在任何时间都可以选择功能键来执行下述功能：( 注意：功能键对于非个人电脑版本会有所不同，针对特殊硬件查阅安装指南。)F1:帮助。帮助界面将显示与当前菜单和/或输入窗口有关的信息。F2:框架。锁定AUTODYN边界框架及菜单。这一功能不但可以用于建立屏幕的照片或打印副本，也可以用来做幻灯片的图片。按F2键可以使菜单和边框凹下和弹出。注意：当当前框架被删除后，AUTODYN将当前问题的题目转移到消息区内。用这种方式，标题被包含在所有的标图输出和幻灯片里。F3:打印。将屏幕打印到连接的图形打印机或复制到一个文件中。F4:幻灯片。制作并保存当前屏幕的一张幻灯片。它将被添加到当前幻灯片放映的末尾。此功能可以用来保存任何AUTODYN的显示图片。注意：如果不需要菜单和框架出现在幻灯片中，则需要先按F2键。F5:视图。列出下面选项：l 冻结窗口l 设置视图区（比例）l 关于轴对称或平面对称的镜像图形l 设置观察点l 观察侵蚀掉的点l 设置材料标绘的类型（仅限3维）l 设置标绘范围（仅限3维）l 标绘数值网格的轮廓（仅限3维）l 指定标绘的透视类型（仅限2维）l 指定SPH节点半径的比例因子F6:其他。选择F6键时，会出现一个功能子菜单，用户可以设置下面的信息：l 屏幕：刷新：恢复图像删除：删除图像输出：选择图形输出或文件，设置黑/白反色颜色：256色缺省值，允许高密度的彩色等值线以及针对3维的光源投影128色16色8色 单色图案填充单色阴影填充灰度比例直线：直线线宽比例系数片段：激活/解除激活图形和边框的图形片段。对于特定的绘图选项以及刷新屏幕，图形片段必须被激活。如果片段是激活的，解除激活自动刷新可以通过不刷新弹出式窗口（这部分区域设为空白）来会加速屏幕界面。自动操作：可以放慢幻灯片自动播放的速度（因子由0到1）。l 打印文件：改变打印文件的扩展名，提示你一个新的打印文件扩展名。缺省的打印文件名是IDENT，扩展名是“.PRT”。如果重新运行一个问题，任何存在的打印文件将被重写，除非用此选项改变扩展名。例如：如果当前IDENT是“IMPACT”,则默认的打印文件名是“IMPACT.PRT”。把扩展名改为“.PR1”,打印文件的名称变为“IMPACT.PR1”。l 宏：该选项可以保留并再运行按键次序。如果选择“定义”，将随即提示输入一个宏名称，然后所有随后的按键都被保存在一个同名宏文件（.mac）中,直到再次按F6键为止。但再次按F6键时，用户将被询问是否宏命令被循环下去（也就是说继续重复）。宏选项“Run”用来执行前一个制作的宏。提示用户输入一个宏名称，以及是否要在每个命令中设一个暂停来分步执行宏命令。如果宏命令被设为循环，它将重复下去直到按键为止。l 注意：类似于“Zoom”及“Examine”命令的定位器（鼠标键或光标键）行为并不属于按键行为，所以在执行宏命令过程中出现这类行为，就需要在适当时间人工干预。 注意：当为一个幻灯片制作一个宏时，为了代替空格键转入下一张幻灯片，可以通过键入一个从1到9的数字（9为最长）为每张幻灯片指定播放时间。实际播放时间根据机器类型不同而有所不同。l 帮助：该选项能转移到一个可以获得AUTODYN大概信息的菜单以及关于下面主题的帮助： 介绍 菜单 键盘 鼠标 安装 用户子程序 l 文件位置：该选项可以为AUTODYN所使用的数据和幻灯片选择位置。文件查找在大部分系统中都可以进行，它允许你浏览存在的数据和幻灯片文件。F7、F8、F9、F10: 图像旋转键。 F7、F8和F9键分别将图像绕X、Y、Z轴旋转。对于2维，只有F9键适用。F10键用于反向旋转。缺省设置的每次旋转角度为10。先按F5键，再选择Viewpoint，然后再使用F7F10功能键，将仅对观察点处的单个单元体发生作用，这样能够更快的显示，而不必在每次旋转后重画整个图像。4. 功能键结构图解5. 光标方向键光标方向键有下述功能：l 从一个菜单选择移动到下一个。可以使用向上的光标键（）和向下光标键（）。（注意：也可以用鼠标或输入命令的第一个字母来选择命令。）l 在输入窗口内从一个输入区移动到另一个。使用“左”光标键（）和“上”光标键（）移回到上一个区域，用“右”光标键（）和“下”光标键（）移动到下一个区域。l 使用检测命令时，在“变量”模式下，当前被检测的变量名在信息区内用白色加亮。在此模式下，使用和在检测标准网格变量和材料变量之间循环。通过使用和浏览网格或材料变量。可以检测的材料变量是：材料裂纹、质量、压缩、内能、温度和alpha。通过使用和浏览不同材料。第六章 鼠标在AUTODYN中，鼠标用来执行各种交互的屏幕图形功能。鼠标的作用根据使用的硬件结构的差异而有所不同。典型的，鼠标可以用来选择菜单，在输入窗口中移动以及执行屏幕上的交互功能（缩放、检查等）。1. 选择菜单项进行一个菜单选择，指向所需命令后按鼠标左键，按右键可以移到下一个更高级的菜单。它与键作用相同。鼠标必须定位在菜单命令的区域时右键才起作用。2. 输入窗口功能输入窗口中，用鼠标在数据选项之间移动：l 按鼠标左键前进到下一个区域，按右键移动到前一个区域。l 将鼠标指向输入窗口右上角的“=”符号并按左键（相当于按下“=”键），关闭输入窗口且接受输入的数据。l 将鼠标指向输入窗口右上角的“-”符号并按左键（相当于按下“Escape”键），取消输入窗口。针对你特殊的硬件结构根据安装向导查阅鼠标的用法。3. 鼠标的互动功能当选择了诸如缩放、检查一类的命令后，屏幕上就会出现一个十字叉。当出现十字叉时，可以用鼠标进行下述的基本操作：l 移动十字叉：在屏幕上十字叉随鼠标的移动而移动。l 选择一点：将十字叉移动到所需位置并按鼠标左键即可用定位器选择一点。l 退出鼠标模式：按鼠标中（右）键，可以返回到菜单并离开作图屏幕。下面针对鼠标的某些交互功能提供了专门的介绍。4. 缩放 选择缩放命令后，在作图窗口左下部分出现一个光标。将光标移动到要设置的缩放窗口的任意一个角上按左键“固定”这个角，然后将鼠标移动到窗口的斜对角上再次按鼠标左键。被选的区域就被“缩放”了。按右键退出缩放返回到菜单状态。5. 检查当选择了检查命令后,立即进入“pick”模式，可以从图形窗口选择单元来检查。在此模式下，信息区的所有数据以绿色显示。单击左键选择鼠标所指单元进行检查，可以在单元之间移动重复此项操作。按鼠标右键（若三键鼠标则按中键）切换到“变量”模式，在此模式下改变被检测的变量。在“变量”模式中，当前被检测的变量名在信息区中以白色高亮显示。同时在此模式下，可以通过使用和在标准网格变量和材料变量间选择。可以通过和键浏览网格变量和材料变量。材料变量中可以被检测的有材料裂纹、质量、压缩、内能、温度和alpha。当检测材料时，可以通过和键浏览不同的材料。从“变量”模式中，按键可以转换到“pick”模式，这样可以选择一个新的单元。按键退出检测。如果变换检测的变量，按鼠标右键离开“检测”模式。用户可以利用空格键和退格键在变量中循环，当显示出需要的变量时，按。用户可以通过按鼠标左键选择所需单元。若想退出检测模式返回菜单，按鼠标右键及。6. 交互式划分网格与重分网格交互式划分网格与重分网格可以删除或移动拉各朗日节点。在交互式划分网格与重分网格过程中，选择“删除”命令后，在图形窗口左下角就会出现一个光标，光标移动到一点后按下鼠标左键就从网格中删除了这个节点。如果需要，可以重复此过程，按鼠标右键退出“删除”命令。选择“移动”命令后，在图形左下角出现光标。将光标移动到所选的节点上，单击鼠标左键，将光标移动到新位置后再次单击左键，所选的节点就被移动到新位置上了。如果新位置与另一个节点接近，被移动的节点就“粘”到那个节点上。若需要可以重复此过程。按鼠标右键退出此命令。7. 设置标志点（仅用于2维）在AUTODYN-2D中，可以用鼠标设置标志点（计量位置）来保存历程数据。如果想把一个单元设为标志位置，只需把鼠标移动到该单元上后单击左键。重复此项操作设置多个标志点。按鼠标右键退出该模式。在AUTODYN-3D中，标志点被明确的输入，鼠标不起作用。第七章 AUTODYN概念与定义物理系统的动力学行为遵从基础物理定律和条件。概括如下：l 质量守恒l 动量守恒l 能量守恒l 材料模型（本构方程）l 初始条件l 边界条件AUTODYN使用高级数值技术解算上述基本方程。AUTODYN包含着大量的数值解算器，称之为“处理器”，每一个都根据不同的物理领域进行了优化。这些处理器，从本质上使AUTODYN的多个程序合而为一。这些不同的处理器可以单独使用，或在特殊情况下耦合在一起对复杂的“耦合问题”提供一个精确有效的解决方法。耦合问题包括冲击侵彻问题、流体动力学结构力学的相互影响问题以及爆炸结构相互作用问题。1. AUTODYN分析技术AUTODYN把时间和空间分成多个增量（离散化）。时间被分成“时间步”，每个时间步形成一个“循环”，用户可以指定选择第一个时间步，否则，AUTODYN将自动提供适当的时间步长以确保计算的准确和稳定性。空间被划分或“分区”成所谓“单元”、“区”或“元素”。在AUTODYN中，所有的单元都是四边形（2D）或六面体（3D）。给定的空间或“子区域”是由i、j (2D)或i、 j、k (3D )结构的坐标空间构成的，每个单元的变量通过i、j (2D)或i、 j、k (3D )来定位。在一个问题中，AUTODYN可以定义几个独立的i、 j、k子区域，并且每个子区域可以采用不同的数值解算器（Lagrange、Euler、Shell、ALE、SPH等）。由于每个子区域有一个正交的i、 j、k坐标空间（IMAXJMAXKMAX），无用网格的使用和多重子区域的功能相互作用使AUTODYN可以解决复杂的非正交（x,y,z）的形状和结构问题。注意：为简便起见，下面讨论涉及AUTODYN-3D的 i、 j、k坐标空间和XYZ(x,y,z)物理空间，而2D仅有i、j和x、y。2. 全局和子区域数据AUTODYN输入数据有全局输入和子区域输入构成。用户可以以任何方便的顺序定义全局和子区域数据，在全局和子区域菜单之间切换，直到问题被完全定义为止。1. 全局数据 全局输入整个问题特性的特定参数，包括如下信息：l 对称性：对于AUTODYN-2D，供选择的是平移的（平面应变）和轴向的（x轴是对称轴）。AUTODYN-3D没有定义对称的要求，然而可以指定任意的x,y和z轴上的对称平面。l 时间步长：AUTODYN通过查找最大的稳定时间步长为问题中所有区域定义时间步长，这个唯一的时间步长在所有子区域中应用。l 终止：控制一个问题的计算时间（不是计算机时间）或指定循环次数（时间步）。用户也可以在所需的时间点上重新计算一个问题。l 材料：材料可以在全局级别中定义，并且可以在所有的子区域中使用，仅需通过简单的名称指定。为了方便，材料也同样可以在子区域级别中定义。内建的材料数据库可以使用、修改以及增加材料特性定义。l 边界：根据解算器的类型（Lagrange、Euler等）定义边界状态（压力，速度，流动条件）的属性。在子区域级别的命令中，可以通过名称和在网格中的物理位置应用定义的边界条件。为简便起见，边界条件也可以在子区域级别中定义。l 编辑：定义各种类型显示图形的显示频率以及包括图像和幻灯片输出在内的打印编辑。打印编辑的物理范围或标志点（时间历程）在子区域级别中定义。l 选项：全局选项包括重力、阻尼系数等，针对所有的子区域定义。通常这些常数置为默认值。同样可以定义起爆点或起爆面。l 标题和单元：一个问题的总标题是具体指定的。在所要分析的问题的网格中,任何连续的单元集合都可以使用，AUTODYN能够为几组连续的单元集合提供操作选项。2子区域定义与上面的全局输入相对应，子区域输入是为特定的子区域指定数据。每一个子区域是一个独立定义的i、 j、k坐标空间，它使用一种处理器（例如Euler、Lagrange等）并且可以与其它子区域相互作用。子区域是一组在坐标空间（i、 j、k）内的正交单元。这些单元由i线、j线、k线组成，从IMIN（I的最小值）到IMAX（I的最大值），从JMIN（J的最小值）到JMAX（J的最大值），从KMIN（K的最小值）到KMAX（K的最大值）。子区域中每个单元由8个顶点（2D有四个）构成一个普通六面体单元。根据计算机硬件的情况，一个AUTODYN问题可以包含多达100个或更多的子区域。重要提示：每个子区域的坐标空间独立于问题中定义的任何其他子区域。如上面的图形所示，尽管子区域的坐标空间是正交的，子区域在XYZ空间的物理位置不一定为正交。而且，使用“无用”单元可以有效的构造非正交的i、 j、k空间，如下图所示。每个子区域可以包含一些不同的材料、初始条件和边界条件。根据问题分析的需求，用户为每个子区域指定一种特定的数值处理器：Lagrange、Eule、EulerFCT、Shell、ALE等（见处理器章节）。每个子区域可以与其他子区域（或者甚至与它本身）在区域边界（如果使用空网格的话有时沿着一个内部的表面）上相互作用。相互作用的类型根据子区域不同的处理器类型而有所不同。例如，两个Lagrange子区域在撞击滑移界面可能以点对点或相交的方式联结。Euler和Lagrange子区域界面可能以相交的方式联结。针对处理器耦合有几个可选项（见界面章节）。对于用户定义的每个子区域，需要下面的子区域信息：l IMAX,JMAX,KMAX：i、 j、k坐标的最大值，这将定义子区域中的单元数以及由此导致的问题的空间精确程度。每个子区域都自动被赋予I、J或K线的初值为1。记住：不同子区域的坐标空间是独立的。l 处理器类型：Lagrange、Euler、Euler-FCT、Euler Godunov、Shell、ALE或SPH。根据预期的动力学行为类型为每个子区域选择处理器。例如，对于气体或流体动力学行为，可以使用典型的Euler方法。对于固体或结构行为可以选择典型的Lagrange类型的方法。为每个子区域选择合适的处理器类型将得到一个准确有效的结果，后面将作进一步讨论。激活时间与停用时间可以用于每个子区域。如果把子区域激活时间设为0（缺省值），子区域从计算的开始就被运算。如果，设置一个非零的激活时间，子区域就会在到达该时间后才开始计算。这样就允许生成并显示没有立即变形的子区域，而避免一开始就计算不必计算的子区域。如果根据计算结果一个子区域不再重要，但为了模型的可视化仍然需要它，使用停用时间选项可以减少运算时间。激活时间与停用时间可以在定义子区域时设置，并可以通过子区域选项激活菜单来修改。l 划分网格：定义子区域在XYZ空间的几何形状，这样定义了数值网格和空间的离散。划分网格是交互式的，使用户可以观察正在构建的对象。从其他来源引进的数值网格也可以实现。l 填充：定义几何形状后就可以用材料和初始条件“填充”单元。一个子区域可以由许多不同材料和初始条件构成。没有必要为每种材料或每套初始条件把问题分为不同的子区域。唯一的约束是在一个子区域中，只用一种类型的处理器。l 边界：把边界条件加到子区域上。包括压力、速度、位置、连续和流动特性。针对子区域间的相互作用，一个单独的相互作用菜单可以在全局/子区域级别中选择（见相互作用）。l 编辑/标志：指定历程数据保存的标志点位置。这些就是“计量”位置。在子区域内，要求硬拷贝打印输出的区域也被具体指明。注意：全局编辑命令特指何时，编辑发生的时间。子区域编辑命令特指在哪，在子区域内所处的空间。l 选项：对于所有的子区域都可以改变i、 j、k坐标范围。用此方法移动一个存在的区域中的一部分，或者实现在空间中更精细或更粗略的计算。对于某些处理器可以从一种类型改变为其他类型。例如，可以在Lagrange和ALE处理器之间或Euler和EulerGodunov处理器之间转换。3. 多重子区域在问题的分析中会用到不止一个子区域。每个子区域使用一种处理器（解算器），多重子区域可以是同种处理器（如Lagrange）或不同组合（Euler-Lagrange-ALE-Shell-等）。通过使用多重子区域结构，可以对复杂的几何模型建模。而且，重要的是，不同类型的处理器可以用于一个问题的不同区域、给诸如流体结构相互作用或撞击问题的“耦合”问题提供优化解决技术。子区域菜单可以快速创建一个复杂模型，通过建造体样式、依次定义每个子区域以及定义它们之间的相互作用。每个子区域可以独立显示，也可以与其他子区域结合整体显示。AUTODYN的一个重要特性就是在一个解算过程中，可以增加或删除子区域。这使用户在完成下述类型的功能时有极大的灵活性：l 必要时，引入模型的增加部分。例如，对一个复合薄板冲击问题，仅需在开始冲击时引入增加的薄板。l 删除模型中非重要的部分。例如，对一个爆炸加载问题，当炸药的能量被稀疏时，可以删除定义炸药的子区域，计算可以继续下去而不用计算静止的炸药单元。另一个例子是删除已不重要失效区。综上，AUTODYN的多重子区域特性提供了有力的功能：l 复杂几何模型的定义。IJK空间（数值网格）可以被单独定义，子区域之间的IJK坐标不必连续。l 一个模型的不同部分应用不同的处理器（解算器）。为不同类型的物理行为提供优化的解法。l 在问题分析过程中灵活的修改模型。增加和删除模型的一部分。4. 处理器类型AUTODYN允许在一个问题中使用不同的数值处理器（解算器）。根据分析的要求，用户为每个子区域分配一个特定的处理器。子区域根据用户指定的或所选择处理器决定的进行相互作用。应用不同处理器的能力能得到优化的数值解法。尽管或许没有一个最好的数值方法适用于一个问题的所有部分，但AUTODYN允许在一个相同问题中使用不同的方法。下面的部分描述了AUTODYN中的数值处理器：1. Lagrange 处理器在Lagrange 处理器中，数值网格随着物质材料移动和扭曲变形，如下面图形所示。Lagrange 处理器很适合描述固体材料。自由表面和材料界面位于单元边界，因此可以在计算过程中很好的保持。在Lagrange中，时间相关的材料特性也可以很好的描述，因为材料及其历程都包含在它的初始单元中。Lagrange结构中，在角点处定义坐标（x）、速度（u）、力（F）和质量（m），在单元中心处定义应力（）、应变（）、压力（p）、能量（e）和密度（）。用于AUTODYN的算法最初基于Wilkins1提出的有限差分方法。公式已经被修改为把力和质量集中于节点处，与大多数有限元公式类似。这个修改也能与Euler处理器更简单的耦合。下面图表给出了Lagrange计算循环。AUTODYN循环的每个时间步都经历各个步骤。连续关系Lagrange计算循环尽管Lagrange特别适合描述固体行为，但它主要的缺点是对于极大变形问题数值网格会变得极大扭曲，导致小时间步长且可能失去准确性。下图显示一个简单例子说明了此种情况。在上述问题中，数值运算只能进行到Lagrange网格畸变引起由于时间步长过小或网格纠结导致的解算中断前的某一点。AUTODYN包括了附加的强有力的特性用于Lagrange处理器，使计算继续。这些特性包括重分网格和侵蚀。AUTODYN交互的重分网格特性通过把扭曲网格的网格量映射到新网格（只限2D）来重建“规则”的网格，如下表所示。交互重分网格要求用户人工定义新网格，而AUTODYN自动执行重映射的功能。侵蚀选项也可以解决很多与使用Lagrange算法中大变形的问题。用户在单元内指定一个应变阈值，当达到应变阈值时单元就被侵蚀掉。例如，把一个固体单元转换成与初始网格分离的自由质量节点，从而避免了网格扭曲问题。AUTODYN自动允许侵蚀发生后新界面的重定义。在Advanced Topics中的Erosion有更详细的讨论。在某些情况下，Lagrange处理器可以由ALE（任意Lagrange Euler）代替，ALE处理器提供了一种“自动”重分网格可以避免网格扭曲。后面有ALE的讨论。下面的表格总结了Lagrange处理器的特性。2. Lagrange处理器的总结优点限制解决方法有效性，每个循环计算时间较少单元变形导致时间步长减小重分网格和侵蚀定义的材料界面和边界清晰单元变形能引起网格扭曲，不精确重分网格和侵蚀好的时间历程信息薄的截面需小的时间步长使用Shell处理器强度建模好滑移接触面 逻辑复杂AUTODYN包含强有力的有效的相互作用逻辑编码简单3. Euler 处理器在Euler处理器中，网格在空间固定，物理材料在网格间流动，如下图所示。Euler处理器很适合描述流体和气体行为，自由表面和材料界面在固定的Euler网格间流动。精密的数值技术用于追踪材料的运动。因为网格固定，则大变形或流动情况不会导致网格变形。要权衡的是为保持界面与限制数值耗散，需要很大的计算量。另外，为描述固体行为，固体应力张量和材料历程必须在逐个网格间传输。复合材料和强度由AUTODYN自动控制。所有变量（应力、应变、压力、能量、密度和速度）都在网格中心。这个选择是为了与Lagrange的耦合。在Euler处理器中，每个时间步内的基本计算循环如下图所示：连续关系Euler计算循环AUTODYN包含了三种不同的Euler处理器：（标准）Euler、EulerGodunov以及Euler FCT。标准Euler处理器最为常用，用来描述包括固体和多种材料模式的多种材料。Euler FCT处理器用于解决气体动力学问题和爆炸问题，并且比Euler处理器高级解法的一般用途更有效。Euler FCT处理器只适用于单一理想气体材料。EulerGodunov是一个更高级别的、多种材料的Euler解算器，包括材料强度和高分辨界面追踪。EulerGodunov既可用于AUTODYN-2D也可用于AUTODYN-3D。下面的例子是Euler处理器在AUTODYN中的应用。第一个例子是在激波管中的二维爆炸。此例说明了在AUTODYN在流体动力学中（没有强度）多种材料处理的Euler性能。上面的例子显示了Euler在含强度的多种材料中的应用。金属射流为铜，靶板是钢。Euler多种材料模式自动考虑到了材料的分离和创立自由表面（空的创立）。上面的例子是三维建筑物中的爆炸加载问题，此问题表现出了高效AUTODYN Euler FCT处理器的应用。AUTODYN中的Euler重映射功能作为初始条件可以将1D或2D的解映射为2D或3D的解。Euler细分功能可以用于在用户需要的位置调整网格密度，细化分区。在Advanced Topics和重映射指南中有对上述Euler功能的进一步讨论。4. Euler处理器的总结优点限制解决方法无网格畸变每个循环需要比Lagrange多的计算时间单一气体材料采用高效EulerFCT处理大变形材料边界耗散执行精密的界面追踪初始相互独立的材料在网格中混合与Lagrange同样精度计算需要更细的网格无需进行重分网格材料流动导致空网格的定义，导致大量的网格数量冲击波耗散用高级数值方法描述冲击波对强度模型不灵活标准Euler中包括强度需要薄截面使用Shell处理器5. Shell处理器Shell处理器用于薄结构的建模，而这些模型如果使用标准的Lagrange或Euler处理器会在计算中产生过小的时间步长。Shell处理器首先假设作为模型的结构是足够“薄”的，以至于能够假设一个二轴应力状态。厚度方向无波的传播，仅沿长度方向传播。因此，时间步长仅受长度方向网格划分的尺寸控制，薄壳子区域的定义通过常数I1，用J代表2D中沿壳方向上的一列节点，用J和K定义3D中的节点表面。下面的示意图举例说明了2D的Shell处理器。Shell处理器（2D）计算循环的基本步骤如下：Shell计算循环在AUTODYN理论手册中详细讨论了2D和3D Shell处理器的公式。下面的例子显示了3DShell计算的六边形梁的压垮。Shell处理器的总结如下表所示。6. Shell处理器的总结优点限制时间步长受分段长度控制, 不受厚度控制不能对有厚度结构精确计算二轴应力状态7. ALE处理器ALE(任意Lagrange Euler)处理器可以被确切的定义为一个Lagrange子区域，不同的是用户可以指定区域内节点的运动。这样就可以提供一种“自动的重分网格”，解决某些问题非常有效。根据具体的运动，ALE子区域可以是完全的Lagrange（节点随材料运动）、完全的Euler（节点固定，材料在固定网格间移动），也可以是介于二者之间。运动约束的标准选项是：l 自由（Lagrange）缺省l 固定（Euler）l 均等l 在x和/或y和/或z中等分l 沿I和/或J和/或K等分l I和/或J和/或K的几何分隔l 平衡流动l 用户自定义ALE可以用于固体、液体、气体的建模。它特别适合流体结构相互作用问题。ALE的一个例子显示在下面的图中。使用3DALE处理器为在建筑物内部的爆炸建模。用Euler约束模拟爆炸和流体动力学区域的模型，而固体结构用Lagrange约束建模。ALE处理器假定在子区域边界或材料交界面上的节点全部是严格的Lagrange型，因此ALE子区域中没有材料的流入流出，而且一个单元中只包含一