第2章LSDYNA初始条件、边界条件和约束

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»横截面分析现在是1页\一共有53页\编辑于星期五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现在是2页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是3页\一共有53页\编辑于星期五*SET–节点定义节点组»setID号(SID)»节点的ID号(NID’s)

*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初始条件现在是4页\一共有53页\编辑于星期五*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»单个的节点现在是5页\一共有53页\编辑于星期五*KEYWORD400000000*TITLEanexplodingsphere$$$$$$$Anexplosivematerialisplacedinsideofasphere.$$$$$$Theexplosiveislit,expands,andimpactsthesphere.$$$$$$Thesphereexpands,reachesyield,seamlinesfailandfragments$$$$$$flyapart.$$JohnD.Reid6/4/98$$Units:unknown-possiblygm,cm,micros,1E7N,Mbar,1E7N-cm$爆炸球的例子现在是6页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是7页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是8页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是9页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是10页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是11页\一共有53页\编辑于星期五爆炸球的例子现在是12页\一共有53页\编辑于星期五*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约束边界条件现在是13页\一共有53页\编辑于星期五*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)坐标现在是14页\一共有53页\编辑于星期五仅对体单元

*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现在是15页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是16页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是17页\一共有53页\编辑于星期五局部坐标系的定义：*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现在是18页\一共有53页\编辑于星期五目的：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

载荷能缩放载荷现在是19页\一共有53页\编辑于星期五*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载荷现在是20页\一共有53页\编辑于星期五*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,orz力

x,y,orz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现在是21页\一共有53页\编辑于星期五分布压力载荷：

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现在是22页\一共有53页\编辑于星期五示例相关关键字*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE*DEFINE_COORDINATE_VECTOR*DEFINE_CURVE*LOAD_NODE_POINT*SET_SEGMENT现在是23页\一共有53页\编辑于星期五现在是24页\一共有53页\编辑于星期五*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE现在是25页\一共有53页\编辑于星期五现在是26页\一共有53页\编辑于星期五现在是27页\一共有53页\编辑于星期五现在是28页\一共有53页\编辑于星期五现在是29页\一共有53页\编辑于星期五刚墙

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：RWFORCorGCEOUT关键字：*RIGIDWALL_PLANAR*RIGIDWALL_GEOMETRIC*CONTACT_ENTITY现在是30页\一共有53页\编辑于星期五*RIGIDWALL_PLANAR

有限或无限

运动条件：»固定»运动:质量和速度

Softwall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现在是31页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是32页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是33页\一共有53页\编辑于星期五接触实体的应用：

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.现在是34页\一共有53页\编辑于星期五约束

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现在是35页\一共有53页\编辑于星期五*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_WELD»点焊»fillet－对接焊缝»butt－角焊»组合焊现在是36页\一共有53页\编辑于星期五焊接失效现在是37页\一共有53页\编辑于星期五现在是38页\一共有53页\编辑于星期五焊接失效失效时间»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ε»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现在是39页\一共有53页\编辑于星期五焊接失效

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σn=法向应力

σf=失效应力τn=焊接方向剪切力

β=失效参数τt=焊接方向法向剪切力现在是40页\一共有53页\编辑于星期五*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，或刚体现在是41页\一共有53页\编辑于星期五*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现在是42页\一共有53页\编辑于星期五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现在是43页\一共有53页\编辑于星期五Fillet角焊

对于Fillet焊，节点的顺序和局部坐标系的方向如图现在是44页\一共有53页\编辑于星期五对于Butt焊，节点的顺序和局部坐标系的方向如图ButtWeld现在是45页\一共有53页\编辑于星期五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»失效时间现在是46页\一共有53页\编辑于星期五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现在是47页\一共有53页\编辑于星期五破裂单元

*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)