LS-DYNA初始條件、邊界條件和約束方式

1、LS-DYNA初始條件、邊界條件和約束方式概要初始條件例子：爆炸球載荷：例子：對稱失效/加載剛墻約束橫截面分析第二章概 述若FEA模型已具有節(jié)點，單元，材料特性和parts等。則可以： 施加：初始條件、邊界條件、載荷和約束 必須具有：boxes，曲線，sets，矢量等當parts間發(fā)生碰撞，或與其它問題撞擊時： 剛墻 接觸 (第三章)怎樣測定載荷/動量 接觸力 橫截面分析起爆點和動量初始應力/應變初始溫度初始速度缺省狀態(tài)下初始應力、溫度和速度為零邊界條件高于初始條件初始條件*INITIAL _DETONATION 和*INITIAL_MOMENTUM 用于模擬施加在體單元上的一種脈沖載荷 起爆

2、點:引爆炸藥材料(parts) 動量: 單元上施加一個初始動量初始條件*SET 節(jié)點定義節(jié)點組 set ID號(SID) 節(jié)點的ID號 (NIDs) *SET_NODE_LIST 每行定義8個節(jié)點 *SET_NODE_COLUMN每行定義1個節(jié)點*DEFINE_BOX 定義一個BOX形狀的體， BOX內(nèi)的任何事物都可以作為輸入 BOX的ID號 (BOXID) 定義BOX的范圍： Xmin - Xmax Ymin - Ymax Zmin - Zmax初始條件*INITIAL_VELOCITY_GENERATION對于平動和轉(zhuǎn)動的體 parts 系列 parts 系列節(jié)點 與前兩個初始速度的施加方

3、法不能同時使用初始條件*INITIAL_VELOCITY對節(jié)點和體施加一個初始的平動和轉(zhuǎn)動速度 系列節(jié)點系列節(jié)點外的節(jié)點 定義的box中的所有節(jié)點 *INITIAL_VELOCITY_NODE 單個的節(jié)點*KEYWORD 400000000*TITLEan exploding sphere$ An explosive material is placed inside of a sphere.$ The explosive is lit, expands, and impacts the sphere.$ The sphere expands, reaches yield, seam line

4、s fail and fragments$ fly apart.$ John D. Reid 6/4/98$ Units: unknown - possibly gm, cm, micros, 1E7N, Mbar, 1E7N- cm$爆炸球的例子爆炸球的例子爆炸球的例子爆炸球的例子爆炸球的例子爆炸球的例子爆炸球的例子*BOUNDARY_OPTION目的：定義施加在邊界節(jié)點上的運動 對流、通量、輻射和溫度 循環(huán)對稱 無反射邊界、滑動邊界和具有失效準則的對稱 (固體) 強制運動載荷 SPC約束邊界條件*BOUNDARY_CYCLIC 旋轉(zhuǎn)對稱 旋轉(zhuǎn)軸矢量 x, y 和z 軸矢量 矢量必須是全局的

5、 2條邊界線(使用節(jié)點sets)*DEFINE_VECTOR 定義一個矢量 矢量ID號 (VID) 確定尾 (xt, yt, zt) 和頭 (xh, yh, zh)坐標僅對體單元 *BOUNDARY_NON_REFLECTING 邊界處的應力梯度為零 邊界隨沖擊波移動 *BOUNDARY_SLIDING_PLANE 約束一系列節(jié)點在一任意方位的平面或矢量上移動 *BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE 約束節(jié)點于一定義的平面上 當周圍的單元達到定義的拉應力時節(jié)點成為自由節(jié)點邊界條件*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION 對節(jié)點、系列節(jié)點或剛體施加節(jié)點運動(平動或轉(zhuǎn)動

6、) 可適用的自由度運動： 位移速度加速度 載荷曲線描述的運動 起始和結(jié)束的時間邊界條件*DEFINE_CURVE 定義一（載荷）曲線 載荷曲線ID號 (CLID) 定義曲線上的點橫坐標 (x) 縱坐標 (y) 縮放因子 偏移 例子 力 vs 變形 速度vs 時間邊界條件*BOUNDARY_SPC單點約束約束一節(jié)點的一個或更多的自由度 單個的節(jié)點或系列節(jié)點 *BOUNDARY_SPC_NODE *BOUNDARY_SPC_SET 可以在局部坐標系中定義局部坐標系的定義：*DEFINE_COORDINATE 定義一局部坐標系 指定坐標系ID號(CID) *DEFINE_COORDINATE_NOD

7、ES 3節(jié)點: 局部坐標系原點，沿x軸, 局部 x-y 平面內(nèi) *DEFINE_COORDINATE_SYSTEM三點 的x, y, z 坐標(與 NODES方式一樣) *DEFINE_COORDINATE_VECTOR 2 個矢量: 局部 x軸, 局部x-y平面內(nèi)矢量邊界條件 目的：定義施加的“力” 梁 體 爆炸效果 熱，溫度 節(jié)點和剛體 殼（壓力） 避免單點集中載荷 物理上無意義 防止沙漏模式 避免階躍載荷 要求一載荷曲線 載荷能縮放載 荷*LOAD_BEAM 沿梁單元局部軸(r,s,t)定義牽 引載荷 梁單元或系列梁單元 每單位長度上的力*LOAD_BODY 施加指定的體載荷 重力加速度

8、 概念上是加速指定的坐標系，所以，施加在模型上的慣性載荷是反方向的 因重力產(chǎn)生的預應力，與動力松弛結(jié)合 角速度 自由度： X, Y, Z, RX, RY, RZ 所有的節(jié)點或系列 parts載 荷*LOAD_NODE 和*LOAD_RIGID_BODY 施加一載荷于一節(jié)點，系列節(jié)點或剛體上 x, y, or z 力 x, y, or z 力矩 Follower 力 或力矩力作用方向為平面的法向 坐標系可為總體坐標或局部坐標載 荷分布壓力載荷： 施加一個分布壓力載荷于一個表面:段 (*LOAD_SEGMENT)系列段(*LOAD_SEGMENT_SET) 殼 (*LOAD_SHELL_ELEME

9、NT) 系列殼(*LOAD_SHELL_SET)正的壓力值作用方向為殼/段的法向的反方向壓力的激活時間載 荷示例相關(guān)關(guān)鍵字*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE*DEFINE_COORDINATE_VECTOR*DEFINE_CURVE*LOAD_NODE_POINT*SET_SEGMENT*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE剛墻 目的：定義一個剛性面模擬屏障、擺錘和壓制機等 阻止節(jié)點穿透一個面 系列節(jié)點、一個BOX中的節(jié)點，所選節(jié)點外的節(jié)點 剛墻能量： GLSTAT 剛墻力： RWFORC or GCEOUT 關(guān)鍵字： *RIGIDWALL_PLANAR *RI

10、GIDWALL_GEOMETRIC *CONTACT_ENTITY*RIGIDWALL_PLANAR 有限或無限 運動條件： 固定 運動: 質(zhì)量和速度 Soft wall 方式 到0速度的循環(huán)數(shù) 由特定的節(jié)點跟蹤剛墻 Ortho各向異性摩擦兩種法線方向互相垂直的摩擦系數(shù) 如：旋轉(zhuǎn)物體：橫向的摩擦系數(shù)更大*RIGIDWALL_GEOMETRIC 平板、棱柱、圓柱、球運動條件固定運動: 速度或位移、載荷曲線、矢量多個幾何體墻可以定義，用來模擬多種幾何體的結(jié)合*CONTACT_ENTITY一般的具有任意表面的剛體及運動 幾何實體 圓柱、平板、球、圓環(huán)、橢圓、VDA 性能改進 對接觸實體和可變形體間的

11、接觸進行封閉形狀接觸計算精度改進 表面與網(wǎng)格劃分無關(guān)接觸實體的應用： 沖壓成型：凸模和凹模表面幾何實體作為幾何表面剛體輸入 處理剛體假人和可變形體如氣囊和駕駛面板的接觸耦合剛體假人模型軟件 MADYMO. 方向盤中氣囊的放置.約束 目的：約束Parts之間的自由度 鉚接和焊接約束殼與殼約束殼與體各種剛體約束 節(jié)點必須有質(zhì)量 節(jié)點不能屬于多重，無關(guān)或可能沖突的約束 SPC邊界不能與約束沖突約 束*CONSTRAINED_RIVET 兩節(jié)點鉚接 剛性無質(zhì)量束 作用與一球鉸鏈相似 節(jié)點坐標不能一致 失效時間焊接*CONSTRAINED_SPOTWELD*CONSTRAINED_GENERALIZED

12、_WELD 點焊 fillet對接焊縫 butt角焊 組合焊焊接失效焊接失效失效時間 在指定的時間自動失效 拉伸失效 因塑性應變有效節(jié)點塑性應變 失效塑性應變 焊點外的金屬板撕裂失效，因為塑性發(fā)生在焊接處周圍的材料中焊接失效 脆性失效 點焊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對接焊縫n = 法向應力 f = 失效應力n = 焊接方向剪切力 = 失效參數(shù)t =焊接方向法向剪切力 *CONSTRAINED_SPOTWELD 兩節(jié)點點焊剛性無質(zhì)量梁不能傳輸殼的法向轉(zhuǎn)動剛度節(jié)點坐標不能一致 焊點連接的節(jié)點不能是其他約束設(shè)置中

13、的節(jié)點，如約束相同的自由度，固連的界面，或剛體*CONSTRAINED_GENERALIZED_WELD方式：SPOT, FILLET, BUTT, CROSS_FILLET, COMBINED節(jié)點坐標可以相同 輸出可以指定于一局部坐標系中點焊節(jié)點的順序和局部坐標系的方向?qū)τ跊Q定焊點失效是很重要的Fillet 角焊 對于Fillet 焊，節(jié)點的順序和局部坐標系的方向如圖對于Butt 焊，節(jié)點的順序和局部坐標系的方向如圖Butt WeldPart 連接 *CONSTRAINED_NODE_SET兩節(jié)點或更多節(jié)點的平動約束 x, y, z, 或任意組合 失效時間Part 連接 *CONSTRAIN

14、ED_SHELL_TO_SOLID 在殼邊和體單元間定義固連殼單元節(jié)點與坐標相同的體單元節(jié)點約束體單元節(jié)點（線矢量）是線性約束 節(jié)點剛體可以完成相同的功能破裂單元 *CONSTRAINED_TIE-BREAK殼邊對殼邊界面作為塑性應變的一個函數(shù)局部失效 模擬沿預先定義的線（如縫合線或結(jié)構(gòu)鉸）失效的結(jié)果 *CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE固連的節(jié)點set (節(jié)點必須坐標一致)可有多個節(jié)點 （大于2） (如4個殼的角節(jié)點） 可變形的薄殼和honeycomb材料的體單元 基于塑性應變的失效剛體的Part連接剛體 由動力學方程控制運動無失效準則 允許轉(zhuǎn)動*CONSTRAINED_EXTRA_NODES*CONSTRAINED_JOINT*CONSTRAINED_NODEL_RIGID_BODY*CONSTRAINED_RIGID_BODIES其他的 Part 連接技術(shù) 一致的節(jié)點 扭曲的幾何體 無失效準則 不容易分離parts (如操作，重劃分) 接觸厚度沖突 梁更復雜的定義影響時間步計算接觸 (更新) 固連(N2S, S2S) 固連失效 (N2S, S2S)橫截面分析在結(jié)構(gòu)的不同部位定義橫截面 傳送力（界面力或截面力） 力矩 質(zhì)心位置 面積 = 所有的量為時間的函數(shù)