Ls-dyna邊界條件載荷與剛體.ppt

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第5章邊界條件，載荷與剛體,00132210JAN20005-2,本章目標(biāo),1.對(duì)ANSYS/LS-DYNA中的載荷和邊界條件有所了解2.了解在ANSYS/LS-DYNA中如何施加普通載荷(EDLOAD)3.了解約束(D,EDNROT,EDBOUND)4.定義初始速度(EDIVELO)5.定義并且討論剛體的應(yīng)用(EDMP,RIGID)6.了解剛體載荷與約束(EDLOADandEDCRB)7.描述阻尼控制(EDDAMP)8.描述焊點(diǎn)的應(yīng)用(EDWELD)9.通過練習(xí),逐步掌握以上內(nèi)容,00132210JAN20005-3,載荷與邊界條件概述,與大多數(shù)隱式分析不同，顯式分析中所有載荷都必須作為時(shí)間函數(shù)施加。,耦合(CP)與約束方程命令集（CE）在顯式分析中僅對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)自由度有效在大變形分析時(shí)使用CP和CE時(shí)要注意.初始速度(EDIVELO)與剛體定義(EDMP,RIGID)是顯式分析所獨(dú)有的.,因此，在顯式分析中只能通過定義數(shù)組參數(shù)來施加載荷。一列為時(shí)間值，另一列為載荷值,TIME,,FORCE,00132210JAN20005-4,一般加載步驟,在ANSYS/LS-DYNA中一般加載使用EDLOAD命令分以下3步完成:STEP1:定義節(jié)點(diǎn)組元STEP2:定義數(shù)組參數(shù)STEP3:用EDLOAD命令加載STEP1:定義節(jié)點(diǎn)組元除了壓力和剛體載荷,所有顯式分析中的載荷施加在節(jié)點(diǎn)組元上.首先選擇要施加載荷的節(jié)點(diǎn):UtilityMenu:Select->Entities->Nodes,00132210JAN20005-5,一般加載步驟（續(xù)）,顯式分析中只用節(jié)點(diǎn)組元.(除了壓力)STEP2:定義數(shù)組參數(shù)UtilityMenu:Parameters->ArrayParameters->Define/Edit->Add,然后定義為組元，并賦一個(gè)名字:UtilityMenu:Select->Comp/Assembly->CreateComponent…,,,,00132210JAN20005-6,一般加載步驟（續(xù)）,輸入時(shí)間值:File->Apply/Quit,,類似過程輸入載荷值:,00132210JAN20005-7,Step3:施加載荷定義完數(shù)組參數(shù)后，用EDLOAD命令在節(jié)點(diǎn)組元上施加載荷:Solution:LoadingOptions->SpecifyLoads,1、選擇AddLoads2、選擇所要的載荷類型.有下列類型:Forces:FX,FY,FZDisp:UX,UY,UZMoment:MX,MY,MZVelo:VX,VY,VZRot:ROTX,ROTY,ROTZAccel:AX,AY,AZAng.Vel:OMGX,OMGY,OMGZBodyAccel:ACLX,ACLY,ACLZ面載荷選項(xiàng)只用于定義壓力載荷,它一般施加在單元組元上選擇載荷所施加的組元,,,,,一般加載步驟（續(xù)）,00132210JAN20005-8,一般加載步驟（續(xù)）,STEP3（續(xù))如果不定義時(shí)間與載荷軸,可以使用預(yù)先定義的載荷曲線LCID(viaEDCURVE)來定義載荷.可以使用SCALE系數(shù)對(duì)載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行放縮.,,,,00132210JAN20005-9,,,畫載荷曲線,定義完載荷曲線后,可以用EDPL畫一下以確認(rèn).可以通過Solution>LoadingOptions…得到載荷的參考號(hào),,,00132210JAN20005-10,畫載荷曲線（續(xù)）,00132210JAN20005-11,,,,顯示載荷標(biāo)記,Solution:LoadingOptions->ShowForces,00132210JAN20005-12,約束,與ANSYS隱式不同,ANSYS/LS-DYNA區(qū)分零約束與非零約束.所有非零約束被處理為載荷(EDLOAD).只有零約束可以使用D命令,因?yàn)樗挥脕砉潭Ｐ偷囊徊糠?Solution:-Constraints-Apply,在選擇所要的節(jié)點(diǎn)后,ANSYS/LS-DYNA自動(dòng)施加零約束.如果選擇了線和面,約束直接施加在附屬于線和面的節(jié)點(diǎn)上.,00132210JAN20005-13,,,約束–節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn),選擇選項(xiàng)AddConstraint.選擇要施加載荷的局部坐標(biāo)系ID(用EDLCS定義)選擇要施加載荷的節(jié)點(diǎn)組元.選擇要施加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)約束的自由度.共:UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ.,除了標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)約束,可以用EDNROT命令施加旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)約束:Solution:Constraints-Apply->RotatedNodal,,,,00132210JAN20005-14,,,約束–邊界面,用EDBOUND命令在ANSYS/LS-DYNA中可以使用滑移和循環(huán)對(duì)稱.滑移與循環(huán)對(duì)稱可以大大減少模型尺寸.Solution:-Constraints-Apply->-SymmetryB.C.-BndryPlane,對(duì)于循環(huán)對(duì)稱,可以在節(jié)點(diǎn)組元上施加第二個(gè)邊界面對(duì)于滑移對(duì)稱,可以用一個(gè)約束選項(xiàng)定義節(jié)點(diǎn)是按照面的法向運(yùn)動(dòng)，還是沿一個(gè)特定的矢量方向運(yùn)動(dòng).,選擇Addplane.同時(shí)還有列表與刪除所定義的邊界面選項(xiàng)選擇slidingorcyclicsymmetry選擇要施加載荷的節(jié)點(diǎn)組元.輸入法向坐標(biāo)矢量（滑移）或旋轉(zhuǎn)軸(循環(huán)),,,,,00132210JAN20005-15,約束–無反射邊界,當(dāng)建立一個(gè)幾何力學(xué)模型時(shí),往往需要一個(gè)無限域來表示地面.為限制模型規(guī)模,可以使用非反射邊界條件來表示無限域(只能用SOLID164).非反射邊界阻止應(yīng)力波從模型的邊界反射.要定義非反射邊界,首先創(chuàng)建物體外表面節(jié)點(diǎn)的組元.然后用EDNB命令施加非反射邊界，可以指定沿著指定的組元是否消除膨脹波與剪切波的反射.Solution>Constraints>Apply>Non-ReflBndry…..,00132210JAN20005-16,初始速度,在瞬態(tài)動(dòng)力問題中,經(jīng)常需要定義初始速度.在ANSYS/LS-DYNA中,旋轉(zhuǎn)與平動(dòng)速度用EDIVELO命令施加在節(jié)點(diǎn)組元上:,指定要施加載荷的節(jié)點(diǎn)組元。同時(shí)還可以列表與刪除。在全局的x,y,z坐標(biāo)內(nèi)輸入平動(dòng)速度指定角速度(W),旋轉(zhuǎn)軸的X、Y、Z坐標(biāo),以及和全局X,Y,Z軸的夾角.在相同的節(jié)點(diǎn)組元上用EDIVELO命令在相同的組元上定義初速度回覆蓋以往的定義.,00132210JAN20005-17,剛體–概述,用剛體來定義模型中較硬的部分能夠大大減少顯式動(dòng)力分析的計(jì)算時(shí)間.在ANSYS/LS-DYNA中,所有的剛體將自由度耦合在質(zhì)心.因此無論有多少節(jié)點(diǎn)，單個(gè)剛體PART只有6個(gè)自由度.質(zhì)量,質(zhì)心,和慣性矩由程序根據(jù)剛體的體積與單元密度自動(dòng)計(jì)算.作用在剛體上的力與力矩在每個(gè)時(shí)間步由各節(jié)點(diǎn)值相加而成。剛體的運(yùn)動(dòng)首先在質(zhì)心處計(jì)算，然后轉(zhuǎn)換到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。剛體不需要網(wǎng)格連續(xù).由于要計(jì)算接觸剛度，剛體材料參數(shù)值要用實(shí)際的值.,00132210JAN20005-18,定義剛體,用EDMP命令定義剛體:Preprocessor:MaterialProperties->DefineMatModel...->Add,指定組成剛體的材料號(hào).具有相同的MATID的單元都在這個(gè)剛體中.選擇:Other-Rigid,OK輸入剛體材料的準(zhǔn)確值指定剛體平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的約束,,,,00132210JAN20005-19,定義剛體（續(xù)）,因?yàn)榧s束應(yīng)該施加在剛體的質(zhì)心，所以輸入正確的轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)約束值非常重要.平動(dòng)約束值(相對(duì)于全局笛卡爾坐標(biāo)):0-noglobaltranslationalconstraint1-constrainUXonly2-constrainUYonly3-constrainUZonly4-constrainUXandUY5-constrainUYandUZ6-constrainUXandUZ7-constrainUX,UY,andUZ旋轉(zhuǎn)約束值(相對(duì)于全局笛卡爾坐標(biāo)):0-noglobalrotationalconstraint1-constrainROTXonly2-constrainROTYonly3-constrainROTZonly4-constrainROTXandROTY5-constrainROTYandROTZ6-constrainROTXandROTZ7-constrainROTX,ROTY,andROTZ,00132210JAN20005-20,剛體加載,類似于節(jié)點(diǎn)組元,用EDLOAD命令給剛體施加位移和速度.但是所有的剛體載荷施加在PART號(hào)上，而不是節(jié)點(diǎn)組元.Solution:LoadingOptions->SpecifyLoads,選擇載荷類型:Forces:RBFX,RBFY,RBFZDisplacement:RBUX,RBUY,RBUZMoment:RBMX,RBMY,RBMZVelocity:RBVX,RBVY,RBVZRotations:RBRX,RBRY,RBRZ面載荷選項(xiàng)對(duì)剛體無效指定施加載荷的PART最后,選擇對(duì)應(yīng)的時(shí)間與載荷值.LCID和SCALE系數(shù)都可以使用.,,,00132210JAN20005-21,合并剛體,兩個(gè)剛體可以合并在一起，以便使用用EDCRB命令使其行為一致:,指定參考的方程號(hào)主剛體PART號(hào)從剛體Part號(hào),注意不要多次使用具有相同參考號(hào)的EDCRB命令.當(dāng)合并兩個(gè)剛體時(shí),從剛體則屬于主剛體.任何以后對(duì)從剛體的參考都沒有意義.,,,,00132210JAN20005-22,剛體應(yīng)用規(guī)則,與ANSYS隱式不同,不要用大的EX值來硬化某一部分，而使之成為剛體.需要輸入準(zhǔn)確的材料特性來計(jì)算接觸剛度.不能在剛體上的節(jié)點(diǎn)處施加約束(D命令)。所有的約束必須施加在剛體的質(zhì)心.兩個(gè)剛體不能共節(jié)點(diǎn).但可用EDCRB命令來聯(lián)接剛體.對(duì)于模型中變形結(jié)果不重要的部分使用剛體，從而能夠大量地節(jié)省CPU時(shí)間.,00132210JAN20005-23,阻尼控制,阻尼是在顯式動(dòng)力分析中阻止非真實(shí)振蕩的方法.質(zhì)量加權(quán)(alpha)和剛度加權(quán)(beta)阻尼可以用EDDAMP命令在ANSYS/LS-DYNA施加在模型上Preprocessor:MaterialProps->Damping...,當(dāng)Part=ALL或指定了曲線ID時(shí),模型自動(dòng)使用alphadamping.與質(zhì)量成比例的阻尼對(duì)于低頻率十分有效.當(dāng)CurveID=0并且指定了阻尼常數(shù),beta阻尼被用于特定的Part.剛度阻尼對(duì)于高頻振蕩有效,指定要施加阻尼的Part#。如果Part=ALL,阻尼將加在整個(gè)模型上一個(gè)載荷曲線ID可以用來指定阻尼與時(shí)間的關(guān)系(EDCURVE)對(duì)于beta阻尼，可以用一個(gè)常量阻尼系數(shù)代替阻尼-時(shí)間關(guān)系曲線,,,,00132210JAN20005-24,指定焊點(diǎn)ID選擇兩個(gè)節(jié)點(diǎn)給定法向和切向失效力。LS-DYNA用下式定義失效：,,點(diǎn)焊,點(diǎn)焊類似于具有旋轉(zhuǎn)慣性的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的約束方程.節(jié)點(diǎn)之間的連接是無質(zhì)量和剛性的。節(jié)點(diǎn)不能重合，而且不能再有任何其他的約束可用于模擬聯(lián)接失效.Preprocessor:LS-DYNAOptns->Spotwelds,00132210JAN20005-25,,符號(hào)表示聯(lián)接焊點(diǎn)的剛性梁,畫焊點(diǎn),點(diǎn)焊(EDWELD)的標(biāo)識(shí)證明約束已經(jīng)正確施加.,00132210JAN20005-26,練習(xí)-點(diǎn)焊失效,