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）在顯式分析中僅對位移和旋轉(zhuǎn)自由度有效在大變形分析時使用CP和CE時要注意.初始速度(EDIVELO)與剛體定義(EDMP,RIGID)是顯式分析所獨有的.,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)點組元STEP2:定義數(shù)組參數(shù)STEP3:用EDLOAD命令加載STEP1:定義節(jié)點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)點組元上.首先選擇要施加載荷的節(jié)點:UtilityMenu:Select->Entities->Nodes,00132210JAN20005-5,一般加載步驟（續(xù)）,顯式分析中只用節(jié)點組元.(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，并賦一個名字:UtilityMenu:Select->Comp/Assembly->CreateComponent…,,,,00132210JAN20005-6,一般加載步驟（續(xù)）,輸入時間值: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)對載荷數(shù)據(jù)進行放縮.,,,,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,,,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,因為它被用來固定模型的一部分:Solution:-Constraints-Apply,在選擇所要的節(jié)點后,ANSYS/LS-DYNA自動施加零約束.如果選擇了線和面,約束直接施加在附屬于線和面的節(jié)點上.,00132210JAN20005-13,,,約束–節(jié)點旋轉(zhuǎn),選擇選項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)點約束,可以用EDNROT命令施加旋轉(zhuǎn)節(jié)點坐標(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)對稱.滑移與循環(huán)對稱可以大大減少模型尺寸.Solution:-Constraints-Apply->-SymmetryB.C.-BndryPlane,對于循環(huán)對稱,可以在節(jié)點組元上施加第二個邊界面對于滑移對稱,可以用一個約束選項定義節(jié)點是按照面的法向運動，還是沿一個特定的矢量方向運動.,選擇Addplane.同時還有列表與刪除所定義的邊界面選項選擇slidingorcyclicsymmetry選擇要施加載荷的節(jié)點組元.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)建立一個幾何力學(xué)模型時,往往需要一個無限域來表示地面.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)與平動速度用EDIVELO命令施加在節(jié)點組元上:,指定要施加載荷的節(jié)點組元。同時還可以列表與刪除。在全局的x,y,z坐標(biāo)內(nèi)輸入平動速度指定角速度(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力分析的計算時間.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，單個剛體PART只有6個自由度.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計算.作用在剛體上的力與力矩在每個時間步由各節(jié)點值相加而成。剛體的運動首先在質(zhì)心處計算，然后轉(zhuǎn)換到各個節(jié)點上。剛體不需要網(wǎng)格連續(xù).由于要計算接觸剛度，剛體材料參數(shù)值要用實際的值.,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.具有相同的MATID的單元都在這個剛體中.選擇:Other-Rigid,OK輸入剛體材料的準(zhǔn)確值指定剛體平動與轉(zhuǎn)動的約束,,,,00132210JAN20005-19,定義剛體（續(xù)）,因為約束應(yīng)該施加在剛體的質(zhì)心，所以輸入正確的轉(zhuǎn)動與平動約束值非常重要.平動約束值(相對于全局笛卡爾坐標(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號上，而不是節(jié)點組元.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面載荷選項對剛體無效指定施加載荷的PART最后,選擇對應(yīng)的時間與載荷值.LCID和SCALE系數(shù)都可以使用.,,,00132210JAN20005-21,合并剛體,兩個剛體可以合并在一起，以便使用用EDCRB命令使其行為一致:,指定參考的方程號主剛體PART號從剛體Part號,注意不要多次使用具有相同參考號的EDCRB命令.當(dāng)合并兩個剛體時,從剛體則屬于主剛體.任何以后對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)確的材料特性來計算接觸剛度.不能在剛體上的節(jié)點處施加約束(D命令)。所有的約束必須施加在剛體的質(zhì)心.兩個剛體不能共節(jié)點.但可用EDCRB命令來聯(lián)接剛體.對于模型中變形結(jié)果不重要的部分使用剛體，從而能夠大量地節(jié)省CPU時間.,00132210JAN20005-23,阻尼控制,阻尼是在顯式動力分析中阻止非真實振蕩的方法.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,模型自動使用alphadamping.與質(zhì)量成比例的阻尼對于低頻率十分有效.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,阻尼將加在整個模型上一個載荷曲線ID可以用來指定阻尼與時間的關(guān)系(EDCURVE)對于beta阻尼，可以用一個常量阻尼系數(shù)代替阻尼-時間關(guān)系曲線,,,,00132210JAN20005-24,指定焊點ID選擇兩個節(jié)點給定法向和切向失效力。LS-DYNA用下式定義失效：,,點焊,點焊類似于具有旋轉(zhuǎn)慣性的兩個節(jié)點之間的約束方程.節(jié)點之間的連接是無質(zhì)量和剛性的。節(jié)點不能重合，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,,符號表示聯(lián)接焊點的剛性梁,畫焊點,點焊(EDWELD)的標(biāo)識證明約束已經(jīng)正確施加.,00132210JAN20005-26,練習(xí)-點焊失效,