AUTODYN培训一专业知识讲座

ANSYSAUTODYN

基础培训一第1页AUTODYN课程安排第一天：ANSYS产品介绍AUTODYN介绍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；下午继续未讲完内容，然后做当日练习，并就当天内容进行答疑。上学时间：上午09：30—12：00

下午13：30—17：00第2页基础培训一1、ANSYS产品介绍2、AUTODYN介绍3、AUTODYN界面4、一般问题分析步骤第3页ANSYS产品介绍ANSYS是被世界各地各领域工程师所广泛使用有限元软件包:构造热流体,包括CFD(计算流体动力学)电场/静电电磁ANSYS应用部分工业领域列表：ANSYS软件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第4页ANSYS产品介绍构造分析ANSYS软件主要功能构造分析用于确定构造变形、应变、应力及反力。静力分析用于静力载荷条件能够模拟诸如大变形、大应变、接触、塑性、超弹、蠕变等非线性行为第5页ANSYS产品介绍构造分析ANSYS软件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构造对已知幅值和频率正弦载荷响应瞬态动力学分析确定构造对随时间变化载荷响应，能够包括非线性行为其他构造功能谱分析随机振动特性值屈曲子构造,子模型疲劳、断裂力学、复合材料第6页ANSYS产品介绍构造分析ANSYS软件主要功能显示动力学ANSYS/LS-DYNA侧重惯性力占主导大变形模拟用于模拟冲击、碰撞、跌落、爆炸、迅速成型等高度非线性问题第7页ANSYS产品介绍热分析ANSYS软件主要功能热分析用于确定物体温度分布。其他感爱好包括热损失或取得量，热梯度、热通量等也能够取得。所有三种主要传热方式都能够模拟：传导、对流及辐射稳态时间有关效应能够忽视瞬态确定温度等时间有关量能够模拟相变(熔化或凝固)第8页ANSYS产品介绍电磁分析ANSYS软件主要功能电磁分析用于计算电磁装置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、变压器感爱好量如磁通量密度、场强磁力及磁矩、阻抗、电感、涡流、功率损失及通量泄漏等。第9页ANSYS产品介绍电磁分析ANSYS软件主要功能高频电磁场模拟装置电磁波传输例如:微波及RFpassive部件,波导,同轴连结器感爱好量包括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电场(EFSUM)

第10页ANSYS产品介绍流体分析ANSYS软件主要功能计算流体动力学(CFX)确定流体流动及温度分布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压力分布导管中流速飞机气动分析第11页ANSYS产品介绍耦合场分析ANSYS软件主要功能耦合场分析考虑两种或多于两种场之间互相作用。每一种场都依赖于另一种场使得不也许对每个场单独求解，因此需要一种能够将物理问题综合在一起考虑计算程序。例如:热应力分析压电分析(电及构造)声学(流体及构造)热－电分析导热(磁和热)静电－构造分析双金属杆由于加热产生变形第12页ANSYS产品介绍世界顶级前后处理器ICEMCFD几何处理/修补/简化表面网格四周体/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构造网格网格加密和粗化第13页ANSYS产品介绍全自动六面体网格Boeing747byFAA第14页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CAD模型重量估算成本估算全局变量网格模型隐身计算气动计算强度计算重量成本RCS升力阻力应力内力新方案压力ANSYSDesignXplorer概念设计多学科优化6Sigma设计自动循环多目标优化第15页Workbench技术构架仿真技术集成仿真流程集成多学科优化AppletGeneratorCAD数据管理产品数据Workbench顾客环境AnsoftSimlabEASY5MatLabMathcadExcel......NastranAbaqusLs-DynaDADSADAMSStarCDFluentMultiphysicsMechanicalCFX/CART3DAUTODYNEMAG/FEKOFe-safe/CivilFEMASAS/AQWA……WBDBMCADEDA控制系统CAD系统Pro/EUnigraphicsCatiaInventorMentorCadenceANSYSAPI智力资源库虚拟样机库数据库管理PDM/PLM顾客算法重量估算成本估算规范演算……第三方程序顾客程序仿真数据第16页基础培训一1、ANSYS产品介绍2、AUTODYN介绍3、AUTODYN界面4、一般问题分析步骤第17页AUTODYN发展概述AUTODYN由美国CenturyDynamics公司于1985年开发成功，该软件从开发至今始终致力于军工行业研发。2023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传递；2000引入由欧洲航空局开发SPH求解器，专门用来模拟超高速条件下接触碰撞分析；在国际军工行业占据80％以上市场。第18页国防*内、外弹道学*成形装药设计*冲击波形成与传输*动能和化学能战斗部*装甲、反装甲及冲击引爆*空气、水（中）以及地下爆炸*构造加载、互相作用以及响应AUTODYN行业应用石油*液体晃动*完井射孔*事故模拟*冲击面板设计*爆炸切割航空航天*鸟撞*导弹拦截*宇宙垃圾碰撞*冲击，爆炸以及冲击波加载制造业*材料成形*刀具设计运输*防撞性及乘员动力学*轮船碰撞*车或隧道内爆炸冲击*安全性能源*免试运行*管道振动、移动*喷气机、导弹冲击*流固耦合第19页blasteffectonbuildingfragmentationwarheadhypervelocityimpactshapedchargeintowaterKEPpenetrationintoconcretehydraulicRAMbulletimpactreinforcedconcreteimpactlauncherstageseparationBlast-StructureInteractionAUTODYN应用实例ExplosivelyFormedProjectile第20页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第21页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。第22页随机破片战斗部爆轰波、破片形成第23页随机破片战斗部破片数量每块破片体积重量质心位置速度矢量等破片信息统计战斗部威力和效果能够清楚懂得。第24页随机破片战斗部爆炸冲击波和破片对目标毁伤第25页全预制破片战斗部第26页聚能装药ExplosivelyFormedProjectile爆炸成形侵彻体(EFP)第27页聚能装药MEFP战斗部第28页聚能装药射流战斗部(JET)第29页聚能装药射流战斗部对目标毁伤第30页半穿甲战斗部侵彻、爆轰效应第31页穿甲战斗部钻地弹侵彻钢筋混凝土模型第32页穿甲战斗部钻地弹侵彻钢筋混凝土第33页穿甲战斗部仿真成果与试验对比（模拟混凝土）第34页反应装甲爆炸式反应装甲对冲击响应第35页爆轰及冲击波分析冲击波传输及构造响应内弹道火箭点火、级间分离第36页冲击波对钢筋混凝土靶作用BeamReinforcementLagrangeConcrete第37页冲击波对钢筋混凝土靶作用Euler-FCT、Lagrange、BeamCoupling第38页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第39页地雷爆炸对装甲车冲击作用装甲车受到地雷袭击响应分析第40页内弹道分析炮膛内弹体所受到气动载荷

第41页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构造及内部设备或控制仪器冲击第42页防护墙耐撞性分析F-4战斗机撞击钢筋混凝土墙（厚3.66m）

第43页防护墙耐撞性分析对1m厚度防护墙冲击(墙体完全洞穿)对3m厚度防护墙冲击(没有穿过墙体)第44页管式汽车炸弹第45页材料碰撞响应典型固体金属碰撞成果应变率碰撞速度(m/s)成果<10-5蠕变10-5-10-1弹性10-1-101<50主弹性101-10350-500主塑性103-105500-1000局部塑性，材料强度意义重大105-1061000-3000压强达成或超出材料强度106-1083000-12023压强多倍于材料强度>108>12023碰撞固体气化第46页典型碰撞现象速度低速高速变形全局局部响应时间ms-sus-ms应变0.5-10%>50%应变率0.01-10s-1>10000s-1压强~sY10-100sY第47页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一样求解技术来求解；对于不一样求解器，方程都是相同；详细求解过程根据求解器而定。第48页材料模型状态方程强度模型失效模型第49页AUTODYN求解器类型LagrangeEulerALESPHShellBeam第50页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办法。Lagrange*

2D&3D3DParallelALE 2D&3D3DParallelShell/Membrane* 2D&3D3DParallelBeam/Truss/Spring/Damper*3D3DParallelSPH 2D&3D3DParallelEuler-FCT 2D&3D3DParallel Multi-MaterialEuler 3D3DParallelFill 3D**

*构造和非构造求解器**2D用拉格朗日第51页AUTODYN要求所有数值技术将复杂问题分解成有限更小、更简单问题，这个过程称为离散化过程；方程离散化办法：时间空间时间离散化对于所有求解器是相同；不一样是空间离散化(例如：几何定义和数值积分)。离散化第52页时间离散整个求解时间域被提成若干个时间步长（经常是数千上万个）；在AUTODYN中所有求解器用显示积分办法：根据前一种时间步长值通过积分求变量值；计算简单。第53页空间离散根据问题，需要将物理几何模型需要被提成许多种连续或不连续部分（单元、粒子）；两种基本方案：Lagrangian–根据材料,离散部分与材料一起移动；Eulerian–根据空间，离散部分在空间上保持固定。所有求解器(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，网格能够是构造化或非构造化网格；SPH用粒子建立模型，每一种粒子通过核函数作用-连通性不固定。第54页Lagrange网格：基于Lagrangian办法拉格朗日网格网格在材料里面外面空间不需要网格第55页Euler网格：基于Eulerian办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第56页SPH：粒子(无网格)基于Lagrangian办法由粒子来组成几何模型外面空间不需要粒子SPH网格第57页

LagrangeEulerALESPH空间网格对比第58页模型有关概念Part采取相同求解器一组节点和单元集合；相同求解器能够使用多种part；可用于构造和非构造求解器。component可选择；Part组；一种component能够包括多种part。用来帮助模型构造和参数设置对多种part进行速度、初始条件和材料设置；边界条件施加；平移、旋转和放大/缩小多种part；复制和删除多种part。Group其他实体集合第59页求解器之间联合每一次计算能够有多种PART；同一种模型不一样PART之间以及模型与模型之间通过下列方式作用：JoinLagrange-Lagrange作用Euler-Lagrange作用复杂模型能够通过此种方式建立。对于每一种问题选择最适合求解器第60页求解器之间联合LagrangeContact

JoinEulerCouplingJoinALEContact

JoinCouplingContact

JoinSPHContact

JoinNAContact

JoinContact

JoinFCTCouplingNACouplingNAJoinShellContact

JoinCouplingContact

JoinContact

JoinCouplingContact

JoinBeamContact

JoinNAContact

JoinContact

JoinNAContact

JoinContact

JoinLagrangeEulerALESPHFCTShellBeam第61页基础培训一1、ANSYS产品介绍2、AUTODYN介绍3、AUTODYN界面4、一般问题分析步骤第62页AUTODYN顾客界面

整体界面第63页AUTODYN顾客界面第64页

文献处理视图动画交互AUTODYN顾客界面工具栏第65页AUTODYN顾客界面

控制视图建立模型开始/停顿一种计算导航面板第66页AUTODYN顾客界面

对视图进行平移旋转和百分比操作创建视图视图面板第67页AUTODYN顾客界面

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第68页AUTODYN顾客界面鼠标/键盘操作第69页AUTODYN顾客界面新建模型和途径第70页AUTODYN顾客界面my_ident_0.ad第0步保存文献my_ident_428.ad第428步保存文献my_ident_0.ad_formatted第0步格式保存文献my_ident.his历史文献(gauges) my_ident.sum概要文献 my_ident.prt打印文献my_ident.log 统计文献my_ident.uhs 顾客历史文献my_ident.fil映射文献my_ident.frg破片数据文献文献名字与含义第71页AUTODYN顾客界面autodyn.ini 初始化文献matlib_name.mlb 材料库文献partlib_name.slb Part库文献setting_name.set Plot设置文献sequence_name.seq 幻灯片次序文献slide_name_nn.gif演示文献animation_name.gif gif动画文献animation_name.gfa gfa动画文献其它文件第72页AUTODYN顾客界面所有AUTODYN文献是以二进制文献格式保存：旧版本保存执行文献自动转变成新版本执行文献AUTODYN其他版本保存执行文献能够方便地倒入到AUTODYNv6中进行计算。独立二进制执行文献第73页AUTODYN顾客界面AUTODYN用单精度来满足求解效率和内存需要，因此单位制选择相称主要：避免出现压力低于10-6单位制；避免出现单元质量低于10-6单位。缺省单位制如下：单位制长度质量时间速度力压强密度能量mmmgmsm/smNkPag/cm3mJ第74页打开消息窗口打开命令行窗口AUTODYN顾客界面消息面板和命令行面板消息面板命令行面板第75页

AUTODYN顾客界面上下文帮助第76页AUTODYN顾客界面初始界面定制通过GUI变化选项或者编辑初始化文献autodyn.ini第77页AUTODYN顾客界面图像输出格式：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次序和显示时间等能够创建下面一种或三种格式：GIFMPEGAVI图像和动画第78页文献扩展名为.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顾客界面交互式动画文献第79页AUTODYN顾客界面标准应用程序运行不需要license播放.gif和.gfa动画格式Gif格式动画动画播放器第80页

AUTODYN顾客界面系统要求第81页

AUTODYN顾客界面编译器要求（顾客子程序需要）第82页熟悉菜单练习第83页基础培训一1、ANSYS产品介绍2、AUTODYN介绍3、AUTODYN界面4、一般问题分析步骤第84页一般问题分析步骤第一步设置求解类型、单位制2D问题3D问题第85页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第86页一般问题分析步骤