簡(jiǎn)介L(zhǎng)S-DYNA教程第二天是一份面向非線性動(dòng)力學(xué)分析初學(xué)者的PPT教程聚焦ANSYS/LS-DYNA顯式動(dòng)力分析中的載荷、邊界條件與剛體處理從軟件操作到概念辨析均有覆蓋。整包共1個(gè)PPT演示文稿壓縮包約3.07MB已有297人學(xué)習(xí)下載。內(nèi)容著重區(qū)分顯式動(dòng)力分析與隱式靜力分析的本質(zhì)差異——所有載荷必須是時(shí)間函數(shù)不能沿用靜態(tài)加載方式詳細(xì)演示EDLOAD命令的完整加載流程包括創(chuàng)建組件或Part、定義時(shí)間與載荷數(shù)組、按步驟施加節(jié)點(diǎn)力與剛體載荷并講解初始速度EDVEL、剛體EDMP,RIGID、阻尼及動(dòng)力松弛分析EDDRELAX等提升效率與收斂性的功能同時(shí)對(duì)比了兩種動(dòng)力松弛路徑的適用場(chǎng)景。針對(duì)大變形模型中耦合CP與約束方程CE的局限也給出EDCNSTR替代約束的提醒避免錯(cuò)誤施加導(dǎo)致結(jié)果失真。學(xué)完可掌握顯式分析加載與邊界條件設(shè)定的完整鏈路為復(fù)雜碰撞、沖擊仿真打下基礎(chǔ)。1. LS-DYNA顯式分析的第二課為什么載荷必須和時(shí)間綁在一起做LS-DYNA顯式動(dòng)力學(xué)分析最容易翻車(chē)的地方不是材料參數(shù)而是加載和邊界條件的處理。這套教程第二天講的就是這個(gè)主題顯式分析里所有載荷都必須是時(shí)間的函數(shù)隱式靜力分析那套“把力一掛就完事”的做法在LS-DYNA里徹底行不通F和SF這類(lèi)命令直接失效你得改用時(shí)間數(shù)組加載荷數(shù)組的方式來(lái)描述。本文適合剛接觸顯式動(dòng)力分析的從業(yè)者也適合已經(jīng)跑過(guò)幾個(gè)模型但被詭異結(jié)果坑過(guò)、想回頭補(bǔ)基礎(chǔ)的人——把加載、邊界條件、初始速度和剛體這幾個(gè)環(huán)節(jié)理順能省下大量的調(diào)試時(shí)間。2. 載荷時(shí)間相關(guān)性與EDLOAD先建組元還是先定數(shù)組2.1 顯式加載的底層邏輯為什么F和SF在這里失效先理解一個(gè)核心差異顯式求解器按時(shí)間步推進(jìn)每個(gè)時(shí)間步內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)加速度、速度和位移載荷在每一步都會(huì)被重新讀取。這意味著載荷必須是時(shí)間的函數(shù)而不是一個(gè)恒定值。隱式靜力分析里常見(jiàn)的F命令加節(jié)點(diǎn)力、SF命令加表面力在LS-DYNA里都用不了因?yàn)檫@些命令定義的載荷不具備時(shí)間屬性。這套培訓(xùn)材料明確點(diǎn)出了一個(gè)關(guān)鍵結(jié)論ANSYS中時(shí)間載荷步的概念在顯式動(dòng)力分析中不適用。你只能通過(guò)兩個(gè)數(shù)組來(lái)描述載荷一個(gè)是時(shí)間變量數(shù)組一個(gè)是載荷變量數(shù)組兩個(gè)數(shù)組一一對(duì)應(yīng)形成一條載荷隨時(shí)間變化的曲線。這樣求解器在每個(gè)時(shí)間步才能查到當(dāng)前應(yīng)該施加多大的力、多大的位移或速度。這里有一個(gè)容易忽略的細(xì)節(jié)D命令在LS-DYNA里不能用來(lái)加載因?yàn)樗慌c時(shí)間相關(guān)它只能用來(lái)施加約束也就是永久性的零位移約束。很多人第一次用的時(shí)候會(huì)把UX、UY、UZ方向的約束當(dāng)成施加載荷的手段結(jié)果跑出來(lái)的模型紋絲不動(dòng)或者出現(xiàn)莫名其妙的剛體位移。記住這條邊界加載走EDLOAD約束走D命令。另外耦合CP和約束方程CE在顯式分析里只對(duì)平動(dòng)位移U和轉(zhuǎn)動(dòng)ROT有效在大變形問(wèn)題里要格外小心。這套材料給的建議是考慮用EDCNSTR這種專(zhuān)門(mén)針對(duì)顯式分析的約束方法。后面避坑章節(jié)我會(huì)專(zhuān)門(mén)展開(kāi)講這個(gè)坑。2.2 三步走創(chuàng)建組元、定義數(shù)組參數(shù)、執(zhí)行EDLOAD在ANSYS/LS-DYNA里加載的標(biāo)準(zhǔn)流程分三步。第一步是創(chuàng)建組件或Part第二步是定義時(shí)間數(shù)組和載荷數(shù)組第三步是用EDLOAD命令把載荷掛上去。第一步創(chuàng)建組元。節(jié)點(diǎn)組元用于施加節(jié)點(diǎn)載荷單元組元用于施加壓力載荷Part用于施加剛體載荷。用CM命令創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)組元在GUI里則是Utility Menu Select Entities Nodes選擇節(jié)點(diǎn)后再通過(guò)Select Comp/Assembly Create Component創(chuàng)建。這里建議給組元起一個(gè)意義明確的名字比如用“BOTTOM_NODES”而不是“NODES1”否則載荷加錯(cuò)結(jié)構(gòu)上很難排查。第二步定義數(shù)組參數(shù)。載荷必須按特定時(shí)間間隔施加所以要成組地定義時(shí)間數(shù)組和載荷數(shù)組用DIM和SET命令。典型寫(xiě)法如下*DIM,tarr,array,5 *DIM,farr,array,5 tarr(1)0,0.001,0.002,0.003,0.01 farr(1)0,500,800,800,0這里定義了5個(gè)時(shí)間點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的5個(gè)載荷值載荷從0開(kāi)始逐漸增加中間保持最后在0.01秒時(shí)降為0。注意載荷變化劇烈的地方要加密時(shí)間點(diǎn)否則求解器在時(shí)間步內(nèi)無(wú)法準(zhǔn)確捕捉載荷的變化結(jié)果會(huì)失真。第三步執(zhí)行EDLOAD。命令格式為EDLOAD, Lab, KEY, Frame, CompName, TimeArr, LoadArrGUI路徑是Solution Loading Options Specify Loads。操作上先選Add Loads然后選擇載荷類(lèi)型再指定對(duì)應(yīng)的組元名和時(shí)間、載荷數(shù)組EDLOAD,ADD,FY,0,NodeSet,tarr,farr這條命令的含義是對(duì)名為NodeSet的節(jié)點(diǎn)組元施加Y方向集中力力值由farr數(shù)組給出時(shí)間點(diǎn)由tarr數(shù)組給出Frame為0表示全局坐標(biāo)系。邏輯上EDLOAD把時(shí)間數(shù)組和載荷數(shù)組一一配對(duì)在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)做線性插值從而形成一條連續(xù)的載荷曲線。提示載荷應(yīng)覆蓋整個(gè)求解時(shí)間。當(dāng)達(dá)到定義的時(shí)間終點(diǎn)時(shí)載荷會(huì)迅速置為零。這個(gè)行為在工程上很危險(xiǎn)后面我詳細(xì)說(shuō)怎么處理。2.3 載荷曲線編號(hào)與復(fù)用用EDCURVE省掉重復(fù)勞動(dòng)同一類(lèi)型的載荷經(jīng)常要施加在多個(gè)組元上比如多個(gè)螺栓孔同時(shí)受力。如果每次都重新定義一組時(shí)間數(shù)組和載荷數(shù)組模型一大APDL文件就變得非常冗長(zhǎng)。這套材料提供了一個(gè)更高效的做法用EDCURVE創(chuàng)建載荷曲線給一個(gè)曲線編號(hào)LCID后續(xù)在EDLOAD里直接引用這個(gè)編號(hào)。*DIM,tarr,array,4 *DIM,farr,array,4 tarr(1)0,0.002,0.004,0.01 farr(1)0,2000,2000,0 EDCURVE,ADD,1,tarr,farr EDLOAD,ADD,FY,0,NodeSet1,1 EDLOAD,ADD,FY,0,NodeSet2,1第一條EDCURVE創(chuàng)建了編號(hào)為1的載荷曲線后面兩條EDLOAD分別把它施加到NodeSet1和NodeSet2上。這樣只需要維護(hù)一組時(shí)間載荷數(shù)據(jù)加載曲線本身還可以帶縮放系數(shù)方便做多工況對(duì)比。在GUI里EDLOAD的載荷欄位留空即可指定預(yù)先定義的載荷曲線號(hào)。這里補(bǔ)充一個(gè)參數(shù)習(xí)慣對(duì)多種載荷要顯式指定它的開(kāi)始時(shí)間和終結(jié)時(shí)間比賦零值更可靠。尤其在瞬態(tài)分析中延續(xù)到分析結(jié)束時(shí)間之外的載荷曲線能避免突然卸載帶來(lái)的附加振動(dòng)具體原因在第五部分避坑里展開(kāi)。3. 載荷類(lèi)型全景與三類(lèi)施加對(duì)象3.1 節(jié)點(diǎn)組元、單元組元與Part載荷該掛在哪里這套培訓(xùn)材料把載荷按施加對(duì)象分成三類(lèi)理解這個(gè)分類(lèi)是做對(duì)加載的前提。第一類(lèi)是節(jié)點(diǎn)組元第二類(lèi)是單元組元第三類(lèi)是Part專(zhuān)門(mén)用于剛體。施加對(duì)象載荷類(lèi)型標(biāo)識(shí)典型用途節(jié)點(diǎn)組元FX, FY, FZUX, UY, UZVX, VY, VZAX, AY, AZACLX, ACLY, ACLZMX, MY, MZROTX, ROTY, ROTZOMGX, OMGY, OMGZTEMP集中力、強(qiáng)制位移、速度、加速度、基礎(chǔ)加速度、彎矩、強(qiáng)制轉(zhuǎn)動(dòng)、角速度、溫度單元組元PRESS面壓力載荷Part剛體RBFX, RBFY, RBFZRBUX, RBUY, RBUZRBVX, RBVY, RBVZRBMX, RBMY, RBMZRBRX, RBRY, RBRZRBOX, RBOY, RBOZ作用在剛體上的力、位移、速度、力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)、角速度這套命名規(guī)則本身就說(shuō)明了一切節(jié)點(diǎn)組元的載荷標(biāo)識(shí)不帶前綴單元組元只有PRESS一種帶RB前綴的則是剛體載荷。一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤是把壓力載荷加到節(jié)點(diǎn)組元上或者把集中力加到單元組元上EDLOAD在執(zhí)行時(shí)會(huì)直接報(bào)錯(cuò)或靜默跳過(guò)。特別是剛體載荷它與普通節(jié)點(diǎn)載荷的區(qū)別在于剛體本身自由度較少施加載荷的方式也不同。材料里有一句很關(guān)鍵的話對(duì)于剛體根據(jù)Fma平動(dòng)加速度可以通過(guò)施加等效的力來(lái)實(shí)現(xiàn)。這意味著你不需要直接給剛體一個(gè)加速度邊界條件給它一個(gè)力求解器自己會(huì)算出剛體的加速度這相當(dāng)于把運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了動(dòng)力學(xué)問(wèn)題處理起來(lái)更自然。3.2 壓力載荷的單元面號(hào)與局部坐標(biāo)系壓力載荷在LS-DYNA里相對(duì)特殊因?yàn)閴毫κ亲饔迷趩卧砻嫔系谋仨氈付▎卧M元和單元面號(hào)。EDLOAD菜單中有專(zhuān)門(mén)的位置來(lái)定義施加壓力時(shí)的單元面號(hào)這個(gè)面號(hào)由單元類(lèi)型和單元面的拓?fù)潢P(guān)系決定。常見(jiàn)做法是先選擇要施加壓力的單元面然后創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的單元組元再在EDLOAD里選擇PRESS類(lèi)型并指定面號(hào)。對(duì)于SOLID164這類(lèi)體單元壓力載荷需要確認(rèn)作用在哪個(gè)面上面號(hào)錯(cuò)了壓力方向就會(huì)反或者根本沒(méi)有壓力輸出。局部坐標(biāo)系在顯式分析加載中也值得注意。材料提到可以通過(guò)EDLCS定義特定載荷類(lèi)型的局部坐標(biāo)系。為什么要用局部坐標(biāo)系因?yàn)楣?jié)點(diǎn)組元的力默認(rèn)是沿全局笛卡爾坐標(biāo)系的如果加載面是一個(gè)斜面直接給FX、FY、FZ很難表達(dá)垂直壓力這時(shí)候定義一個(gè)局部坐標(biāo)系把載荷方向轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)的某一個(gè)軸上加載就直觀多了。EDLCS,ADD,1,11,0.5,0.5,0.5,0,0,1 EDLOAD,ADD,PRESS,1,FaceComp,tarr,farr這里EDLCS定義了編號(hào)為1的局部坐標(biāo)系由節(jié)點(diǎn)11和空間方向確定隨后壓力載荷按這個(gè)坐標(biāo)系施加。對(duì)于對(duì)稱模型或非規(guī)則幾何這個(gè)技巧能顯著減少載荷方向錯(cuò)誤導(dǎo)致的返工。注意有些載荷類(lèi)型的局部坐標(biāo)系是可選的但位移和速度這類(lèi)約束型載荷坐標(biāo)系選錯(cuò)會(huì)讓約束方向完全錯(cuò)誤必須仔細(xì)檢查。3.3 分析階段選擇瞬態(tài)、動(dòng)力松弛還是兩者都要EDLOAD的另一組關(guān)鍵參數(shù)是分析階段。默認(rèn)值是Transient only也就是純瞬態(tài)分析。如果你的載荷是用于動(dòng)力松弛分析的要選Dynamic relax如果兩種分析都包含選Trans and Dynam。這三個(gè)選項(xiàng)對(duì)應(yīng)不同的求解目的。動(dòng)力松弛分析的本質(zhì)是用顯式求解器執(zhí)行靜力分析通過(guò)增加阻尼直到動(dòng)能降為零從而獲得系統(tǒng)的初始應(yīng)力狀態(tài)。一個(gè)典型應(yīng)用是模擬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)先讓結(jié)構(gòu)在重力或預(yù)緊力下達(dá)到靜力平衡再在此基礎(chǔ)上做瞬態(tài)動(dòng)力分析。這套材料里專(zhuān)門(mén)警告了“Trans and Dynam”選項(xiàng)的陷阱在動(dòng)力松弛分析中如果載荷曲線定義了從零漸變到穩(wěn)定的載荷那么使用最后一項(xiàng)可能會(huì)出問(wèn)題。原因在于松弛階段結(jié)束后時(shí)間重置為0瞬態(tài)分析階段會(huì)把預(yù)加載荷移走然后重新漸變加載這個(gè)“重新加載”的動(dòng)作本身就會(huì)激發(fā)不必要的振動(dòng)。最好的做法是用兩條載荷曲線一條服務(wù)于動(dòng)力松弛階段從零漸變到穩(wěn)定值另一條從第一條曲線結(jié)束點(diǎn)接著開(kāi)始服務(wù)于瞬態(tài)階段。這樣避免了加載歷史的斷裂結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)檩d荷突然重新施加而產(chǎn)生額外振動(dòng)。這個(gè)拼接技巧我在第五部分再詳細(xì)展開(kāi)。4. 初始速度與剛體兩個(gè)提升計(jì)算效率的關(guān)鍵設(shè)置4.1 EDVEL的兩種方法VGEN與VELO怎么選初始速度在顯式分析中非常重要。合理的初始速度可以讓模型更快進(jìn)入穩(wěn)定的加載狀態(tài)避免因?yàn)檩d荷突然施加導(dǎo)致的高頻振蕩。LS-DYNA提供EDVEL命令來(lái)施加初始速度也提供EDPVEL命令對(duì)Part或Part集合施加初始速度EDPVEL本質(zhì)上是把屬于某個(gè)Part的節(jié)點(diǎn)建立成集合再按EDVEL的方式處理。EDVEL有兩種定義方法對(duì)應(yīng)GUI里的兩個(gè)選項(xiàng)。第一種是VGEN即w/ Axial Rotate它定義相對(duì)于總體坐標(biāo)系的平動(dòng)速度和相對(duì)于任一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。VGEN命令的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組件施加速度適合模擬旋轉(zhuǎn)零件的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第二種是VELO即w/ Nodal Rotate它直接施加節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組元相對(duì)于總體坐標(biāo)系的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度。這兩種方法的關(guān)鍵差異在第4.3節(jié)展開(kāi)但有一個(gè)使用限制值得先記住VGEN不能用在簡(jiǎn)單或完全重起動(dòng)分析中VELO則不能用在完全重啟動(dòng)分析中。如果你計(jì)劃做重啟動(dòng)續(xù)算初始速度的定義方式就要提前規(guī)劃。EDVEL,VGEN,NodeSet,VX10,VY0,VZ0,OMEGAX50,OMEGAY0,OMEGAZ0,XC0,YC0,ZC0這條命令的含義是給NodeSet施加X(jué)方向10的平動(dòng)速度同時(shí)以通過(guò)坐標(biāo)(0,0,0)的X軸為旋轉(zhuǎn)軸施加50的角速度。VGEN把旋轉(zhuǎn)自由度加在整個(gè)組元集合的運(yùn)動(dòng)描述上所以它能用于任意單元類(lèi)型這一點(diǎn)比VELO更通用。4.2 剛體定義EDMP, RIGID用自由度換CPU時(shí)間剛體定義是LS-DYNA建模里最容易被低估的效率工具。把模型中變形不重要或變形量可忽略的零件定義成剛體可以大量減少自由度數(shù)目從而減少CPU計(jì)算時(shí)間。這套材料里有一句話很直接初始速度和剛體的定義可以通過(guò)避免漸增載荷和減少模型自由度來(lái)減少CPU時(shí)間。剛體定義用EDMP命令EDMP,RIGID,1,6,7第一個(gè)參數(shù)是Part編號(hào)后面的6和7代表平動(dòng)約束和轉(zhuǎn)動(dòng)約束的選項(xiàng)。剛體本身的自由度只有6個(gè)與網(wǎng)格密度無(wú)關(guān)因此用剛體替代柔性體時(shí)接觸計(jì)算反而更穩(wěn)定時(shí)間步長(zhǎng)也可能更大。關(guān)于剛體載荷材料提醒了一個(gè)等價(jià)關(guān)系剛體是服從Fma的所以平動(dòng)加速度可以通過(guò)施加等效的力來(lái)實(shí)現(xiàn)沒(méi)必要非得給加速度邊界條件。這個(gè)思路在做碰撞分析時(shí)特別實(shí)用比如模擬一個(gè)以恒定加速度剎車(chē)的氣囊支架直接給剛體一個(gè)反向力而不是去定義加速度時(shí)間曲線。4.3 重啟動(dòng)分析里的速度限制重啟動(dòng)是LS-DYNA長(zhǎng)時(shí)程分析中常用的手段但初始速度在重啟動(dòng)里有限制。VELO命令把旋轉(zhuǎn)自由度直接施加于節(jié)點(diǎn)上所以它只對(duì)BEAM161和SHELL163單元適用且不能用在完全重啟動(dòng)分析中。如果模型里用的是SOLID164實(shí)體單元想要施加節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度VELO這條路徑就走不通了只能用VGEN方式。VGEN雖然對(duì)單元類(lèi)型沒(méi)有限制但不能用在簡(jiǎn)單重啟動(dòng)或完全重啟動(dòng)分析中。這意味著如果你第一階段的瞬態(tài)分析跑完后需要續(xù)算初始速度不能在重啟動(dòng)階段重新施加。實(shí)際操作中我的習(xí)慣是把初始速度的施加放在第一階段的k文件里并確認(rèn)重啟動(dòng)階段不再重復(fù)施加速度否則會(huì)疊加出一個(gè)非物理的初速度場(chǎng)。另外EDVEL和EDPVEL在重啟動(dòng)場(chǎng)景下還有一個(gè)小坑如果模型里同時(shí)定義了多個(gè)Part的初始速度重啟動(dòng)時(shí)這些速度信息是否保留取決于第一階段是否正常結(jié)束。如果第一階段因?yàn)闀r(shí)間步過(guò)小被終止重啟動(dòng)時(shí)速度初場(chǎng)往往已經(jīng)丟失需要在重啟動(dòng)輸入中重新檢查。這個(gè)排查起來(lái)非常隱蔽因?yàn)榍蠼馄鞑粫?huì)報(bào)錯(cuò)算出來(lái)的速度場(chǎng)就是不對(duì)。5. 常見(jiàn)問(wèn)題與避坑記錄5.1 載荷終點(diǎn)突然置零帶來(lái)的卸載沖擊現(xiàn)象 載荷時(shí)間曲線定義到0.01秒結(jié)束但分析總時(shí)長(zhǎng)是0.02秒。后處理時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在0.01秒時(shí)刻出現(xiàn)劇烈的速度波動(dòng)像是被什么東西彈了一下。原因 LS-DYNA中載荷達(dá)到定義的時(shí)間終點(diǎn)后會(huì)迅速置為零。這種突然卸載相當(dāng)于給結(jié)構(gòu)施加了一個(gè)反向的沖擊載荷激起高頻響應(yīng)。材料里明確警告了這一點(diǎn)為避免結(jié)構(gòu)的突然卸載可以適當(dāng)延長(zhǎng)載荷的終止時(shí)間超過(guò)分析結(jié)束的時(shí)間特別是在隨后需要進(jìn)行重啟動(dòng)的分析中更要注意。解決 把載荷數(shù)組的最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)延伸到分析結(jié)束時(shí)間之后。比如分析到0.02秒載荷曲線延續(xù)到0.025秒再降為零。這樣整個(gè)求解時(shí)間內(nèi)載荷都是連續(xù)的不會(huì)出現(xiàn)卸載沖擊。重啟動(dòng)分析中這個(gè)習(xí)慣尤其重要因?yàn)橄乱浑A段可能在載荷曲線上任意位置接續(xù)曲線的完整性直接影響續(xù)算的穩(wěn)定性。5.2 動(dòng)力松弛加瞬態(tài)分析用了“Trans and Dynam”反而算出額外振動(dòng)現(xiàn)象 用EDLOAD的Trans and Dynam選項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行動(dòng)力松弛和瞬態(tài)分析結(jié)果瞬態(tài)階段的初始響應(yīng)里混入了一個(gè)低頻振鈴結(jié)構(gòu)像是在“呼吸”與預(yù)期的靜力平衡后突然加載完全不同。原因 這套材料里專(zhuān)門(mén)解釋了在動(dòng)力松弛分析中如果載荷曲線從零漸變到穩(wěn)定值使用Trans and Dynam可能會(huì)出問(wèn)題。松弛階段結(jié)束后時(shí)間重置為0瞬態(tài)階段開(kāi)始后預(yù)加載荷被移走載荷重新從零漸變加載到目標(biāo)值這個(gè)“重新來(lái)一遍”的過(guò)程相當(dāng)于把已經(jīng)建立的靜力平衡狀態(tài)干擾掉了結(jié)構(gòu)在加載過(guò)程中產(chǎn)生了不必要的振動(dòng)。解決 拆成兩條載荷曲線。第一條標(biāo)記為Dynamic relax階段從零漸變到穩(wěn)定載荷第二條以第一條的結(jié)束點(diǎn)為起點(diǎn)標(biāo)記為T(mén)ransient only階段。在EDLOAD的Phase參數(shù)里分別指定對(duì)應(yīng)的分析階段。這樣動(dòng)力松弛和瞬態(tài)分析的載荷歷史是連續(xù)的瞬態(tài)階段直接基于松弛結(jié)束時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)開(kāi)始不會(huì)有重復(fù)加載的過(guò)渡過(guò)程。5.3 大變形模型里CP/CE約束失效或結(jié)果異?，F(xiàn)象 模型里有螺栓連接用CP命令把兩個(gè)面的節(jié)點(diǎn)平移自由度耦合在一起。在中小變形時(shí)結(jié)果正常但碰撞類(lèi)大變形分析中耦合區(qū)域的應(yīng)力分布出現(xiàn)異常甚至節(jié)點(diǎn)飛散。原因 在顯式動(dòng)力分析中CP和CE僅對(duì)位移的平動(dòng)U和轉(zhuǎn)動(dòng)ROT有效而且大變形情況下耦合節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜基于小變形假設(shè)的約束方程可能不再適用。材料里建議使用另一種約束方法比如EDCNSTR它在LS-DYNA求解器中實(shí)現(xiàn)更適合大變形的物理場(chǎng)景。解決 把CP/CE替換為EDCNSTR定義的面約束或點(diǎn)面約束并且檢查約束方向是否與模型的實(shí)際變形模式一致。如果你確定要用CP/CE至少將約束自由度限制在平動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)約束在顯式分析中的行為很多時(shí)候與直覺(jué)不符要逐個(gè)驗(yàn)證。5.4 瞬態(tài)熱載荷和靜態(tài)熱載荷混用導(dǎo)致溫度場(chǎng)錯(cuò)亂現(xiàn)象 先用了TUNIF施加了一個(gè)均勻溫度場(chǎng)又用EDLOAD, ,TEMP給某個(gè)節(jié)點(diǎn)組元施加瞬態(tài)溫度結(jié)果后處理里兩個(gè)溫度場(chǎng)互相覆蓋節(jié)點(diǎn)溫度完全不按預(yù)期變化。原因 EDLOAD, ,TEMP命令不能和LDREAD或TUNIF/BFUNIF命令一起使用。靜態(tài)熱載荷和瞬態(tài)熱載荷不能同時(shí)施加在同一個(gè)模型中。原因是靜載被當(dāng)成恒定背景溫度瞬態(tài)載荷是隨時(shí)間變化的溫度曲線求解器無(wú)法同時(shí)處理兩種溫度邊界來(lái)源。解決 確認(rèn)你的場(chǎng)景到底需要哪種溫度載荷。如果是要模擬從隱式熱分析得到的溫度場(chǎng)在顯式結(jié)構(gòu)分析中引起的響應(yīng)用LDREAD命令讀入隱式分析的溫度結(jié)果且假設(shè)溫度不隨時(shí)間變化。如果是要模擬真實(shí)的瞬態(tài)溫度變化用EDLOAD, ,TEMP配合與溫度相關(guān)的材料定義但不能再疊加均勻溫度場(chǎng)。兩種方案二選一不要混用。另外施加熱載荷需要定義與溫度相關(guān)的材料目前支持雙線性各向同性材料TB, BISO最多定義六種不同溫度的材料數(shù)據(jù)且不能超出指定的材料溫度范圍。實(shí)際溫度載荷等于用戶施加的溫度減去TREFTREF默認(rèn)值為0所以如果你的參考溫度不是0一定要顯式設(shè)置TREF否則熱應(yīng)變?nèi)克沐e(cuò)。5.5 初始速度施加后結(jié)構(gòu)沒(méi)動(dòng)起來(lái)現(xiàn)象 給節(jié)點(diǎn)組元施加了VX1000的初始速度求解完發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在第一個(gè)時(shí)間步的位移非常小像是在靜止?fàn)顟B(tài)下被慢慢推起來(lái)的。原因 第一種可能是載荷類(lèi)型選錯(cuò)了給的是位移載荷而不是速度載荷EDLOAD里UX和VX是兩個(gè)不同的載荷類(lèi)型。第二種可能是施加對(duì)象選錯(cuò)了速度施加到了不包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的組元上。第三種情況就是使用了VELO方式但模型單元不是BEAM161或SHELL163旋轉(zhuǎn)速度被靜默忽略。解決 先用EDVEL的列表選項(xiàng)檢查初始速度是否已經(jīng)正確施加到目標(biāo)組元。然后確認(rèn)平動(dòng)速度用VX/VY/VZ標(biāo)識(shí)角速度用OMGX/OMGY/OMGZ標(biāo)識(shí)。施加完速度后用EDFPLOT,ON顯示載荷標(biāo)識(shí)確認(rèn)速度方向沿著模型坐標(biāo)軸的正向。材料里有一句話很有用載荷標(biāo)識(shí)總是沿坐標(biāo)系正向顯示所以看到載荷標(biāo)識(shí)的方向不代表真實(shí)方向你需要結(jié)合載荷曲線來(lái)確認(rèn)數(shù)值的正負(fù)。6. 把看不見(jiàn)的載荷檢查出來(lái)EDPL與順序求解的配合6.1 用EDPL和EDFPLOT驗(yàn)證載荷曲線EDLOAD執(zhí)行完后載荷是否正確是你最關(guān)心的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)是永遠(yuǎn)不要相信你腦子里設(shè)想的載荷必須用求解器自己生成的載荷曲線來(lái)驗(yàn)證。EDPL命令可以繪制載荷曲線GUI路徑是Solution Loading Options Plot Load Curve。執(zhí)行后會(huì)自動(dòng)顯示載荷參考號(hào)LCID對(duì)應(yīng)的曲線可以直觀看到時(shí)間-載荷關(guān)系。同時(shí)用EDLOAD的列表功能檢查載荷類(lèi)型、加載組件、時(shí)間與載荷數(shù)據(jù)值。這套材料里有一句反復(fù)強(qiáng)調(diào)的話“記住要經(jīng)常檢查此列表”。EDFPLOT,ON則是在模型上顯示載荷標(biāo)識(shí)符號(hào)。但要注意載荷標(biāo)識(shí)總是沿坐標(biāo)系正向顯示它只標(biāo)識(shí)施加載荷的組件或Part不代表真實(shí)載荷矢量方向。所以正確做法是用EDFPLOT看載荷加在了哪里用EDPL看載荷曲線確認(rèn)方向和數(shù)值。兩個(gè)配合起來(lái)才能確認(rèn)載荷完全符合預(yù)期。EDFPLOT,ON EDPL,1第一次跑新模型加載設(shè)置再簡(jiǎn)單也要執(zhí)行這兩條檢查一遍。一個(gè)教訓(xùn)在某次模擬項(xiàng)目X里我因?yàn)橼s進(jìn)度跳過(guò)了載荷檢查EDLOAD的組件名里多打了一個(gè)字母載荷被施加到一個(gè)幾乎不參與變形的輔助節(jié)點(diǎn)上整個(gè)分析白跑了一天從那以后我每次做顯式分析都會(huì)強(qiáng)制走一遍EDPL加EDFPLOT的檢查流程再開(kāi)始求解。6.2 順序求解時(shí)載荷曲線的延續(xù)與應(yīng)力初始化預(yù)加載幾何結(jié)構(gòu)的應(yīng)力初始化是LS-DYNA的高階用法。材料里介紹了EDDRELAX, ANSYS命令它類(lèi)似真動(dòng)力松弛分析但需要先通過(guò)隱式靜態(tài)分析獲得預(yù)載變形。這種隱式-顯式順序求解的思路是先用隱式求解器算靜態(tài)或熱應(yīng)力分布把變形后的幾何作為顯式分析的初始狀態(tài)。應(yīng)力初始化的載荷曲線處理有一個(gè)細(xì)節(jié)動(dòng)力松弛分析和幾何應(yīng)力初始化分析中仍然存在時(shí)間與載荷的概念。由于隨后的瞬態(tài)分析時(shí)間會(huì)重置為零可以把它理解為一個(gè)假定的初始時(shí)間。因此在定義載荷曲線時(shí)動(dòng)力松弛階段和瞬態(tài)階段的時(shí)間軸是斷裂的必須用兩條獨(dú)立曲線來(lái)管理而不是一條曲線貫穿到底。應(yīng)用上一個(gè)習(xí)慣順序求解時(shí)把隱式分析得到的節(jié)點(diǎn)位移、單元應(yīng)力完整地寫(xiě)到結(jié)果文件中顯式分析的第一階段載入這個(gè)幾何狀態(tài)再疊加EDLOAD的瞬態(tài)載荷。整個(gè)過(guò)程里隱式分析的溫度場(chǎng)通過(guò)LDREAD施加顯式分析再施加載荷和邊界條件這樣結(jié)構(gòu)在初始時(shí)刻就已經(jīng)處于預(yù)緊狀態(tài)再進(jìn)入沖擊或碰撞分析時(shí)結(jié)果才會(huì)包含預(yù)緊力對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響。這套材料是LS-DYNA顯式動(dòng)力學(xué)第二天培訓(xùn)的核心內(nèi)容從載荷的時(shí)間相關(guān)性和EDLOAD的標(biāo)準(zhǔn)流程到剛體與初始速度的效率優(yōu)化再到重啟動(dòng)和順序求解的銜接。每一步看起來(lái)都不復(fù)雜但組合在一起處處是坑。希望幫你把這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)理順上手的時(shí)候少走彎路。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取