第2章LSDYNA初始條件、邊界條件和約束

概述若FEA模型已具有節(jié)點(diǎn)，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(dāng)parts間發(fā)生碰撞，或與其它問題撞擊時(shí)：?剛墻?接觸(第三章)怎樣測(cè)定載荷/動(dòng)量?接觸力?橫截面分析當(dāng)前第1頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)起爆點(diǎn)和動(dòng)量初始應(yīng)力/應(yīng)變初始溫度初始速度缺省狀態(tài)下初始應(yīng)力、溫度和速度為零邊界條件高于初始條件初始條件當(dāng)前第2頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*INITIAL_DETONATION和*INITIAL_MOMENTUM

用于模擬施加在體單元上的一種脈沖載荷

起爆點(diǎn):引爆炸藥材料(parts)?動(dòng)量:單元上施加一個(gè)初始動(dòng)量初始條件當(dāng)前第3頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*SET–節(jié)點(diǎn)定義節(jié)點(diǎn)組?setID號(hào)(SID)?節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)(NID’s)

*SET_NODE_LIST?每行定義8個(gè)節(jié)點(diǎn)

*SET_NODE_COLUMN?每行定義1個(gè)節(jié)點(diǎn)*DEFINE_BOX

定義一個(gè)BOX形狀的體，BOX內(nèi)的任何事物都可以作為輸入

BOX的ID號(hào)(BOXID)

定義BOX的范圍：?Xmin-Xmax?Ymin-Ymax?Zmin-Zmax初始條件當(dāng)前第4頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*INITIAL_VELOCITY_GENERATION?對(duì)于平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的體–parts–系列parts–系列節(jié)點(diǎn)?與前兩個(gè)初始速度的施加方法不能同時(shí)使用初始條件*INITIAL_VELOCITY對(duì)節(jié)點(diǎn)和體施加一個(gè)初始的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度?系列節(jié)點(diǎn)?系列節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)?定義的box中的所有節(jié)點(diǎn)

*INITIAL_VELOCITY_NODE?單個(gè)的節(jié)點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*KEYWORD400000000*TITLEanexplodingsphere$$$$$$$Anexplosivematerialisplacedinsideofasphere.$$$$$$Theexplosiveislit,expands,andimpactsthesphere.$$$$$$Thesphereexpands,reachesyield,seamlinesfailandfragments$$$$$$flyapart.$$JohnD.Reid6/4/98$$Units:unknown-possiblygm,cm,micros,1E7N,Mbar,1E7N-cm$爆炸球的例子當(dāng)前第6頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第7頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第8頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第9頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第10頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第11頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)爆炸球的例子當(dāng)前第12頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*BOUNDARY_OPTION目的：定義施加在邊界節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)?對(duì)流、通量、輻射和溫度?循環(huán)對(duì)稱?無反射邊界、滑動(dòng)邊界和具有失效準(zhǔn)則的對(duì)稱(固體)?強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)載荷?SPC約束邊界條件當(dāng)前第13頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*BOUNDARY_CYCLIC

旋轉(zhuǎn)對(duì)稱

旋轉(zhuǎn)軸矢量?x,y和z軸矢量?矢量必須是全局的2條邊界線(使用節(jié)點(diǎn)sets)*DEFINE_VECTOR

定義一個(gè)矢量

?矢量ID號(hào)(VID)

?確定尾(xt,yt,zt)和頭(xh,yh,zh)坐標(biāo)當(dāng)前第14頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)僅對(duì)體單元

*BOUNDARY_NON_REFLECTING?邊界處的應(yīng)力梯度為零?邊界隨沖擊波移動(dòng)

*BOUNDARY_SLIDING_PLANE?約束一系列節(jié)點(diǎn)在一任意方位的平面或矢量上移動(dòng)

*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE?約束節(jié)點(diǎn)于一定義的平面上?當(dāng)周圍的單元達(dá)到定義的拉應(yīng)力時(shí)節(jié)點(diǎn)成為自由節(jié)點(diǎn)邊界條件當(dāng)前第15頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION

對(duì)節(jié)點(diǎn)、系列節(jié)點(diǎn)或剛體施加節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)(平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))

可適用的自由度運(yùn)動(dòng)：?位移?速度?加速度

載荷曲線描述的運(yùn)動(dòng)

起始和結(jié)束的時(shí)間邊界條件當(dāng)前第16頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*DEFINE_CURVE

定義一（載荷）曲線

載荷曲線ID號(hào)(CLID)

定義曲線上的點(diǎn)?橫坐標(biāo)(x)–縱坐標(biāo)(y)

縮放因子

偏移

例子?力vs變形?速度vs時(shí)間邊界條件*BOUNDARY_SPC單點(diǎn)約束約束一節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或更多的自由度

單個(gè)的節(jié)點(diǎn)或系列節(jié)點(diǎn)?*BOUNDARY_SPC_NODE?*BOUNDARY_SPC_SET

可以在局部坐標(biāo)系中定義當(dāng)前第17頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)局部坐標(biāo)系的定義：*DEFINE_COORDINATE

定義一局部坐標(biāo)系

指定坐標(biāo)系ID號(hào)(CID)

*DEFINE_COORDINATE_NODES?3節(jié)點(diǎn):局部坐標(biāo)系原點(diǎn)，沿x軸,局部x-y平面內(nèi)

*DEFINE_COORDINATE_SYSTEM?三點(diǎn)的x,y,z坐標(biāo)(與NODES方式一樣)

*DEFINE_COORDINATE_VECTOR?2個(gè)矢量:局部x軸,局部x-y平面內(nèi)矢量邊界條件當(dāng)前第18頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)目的：定義施加的“力”?梁?體?爆炸效果?熱，溫度?節(jié)點(diǎn)和剛體?殼（壓力）避免單點(diǎn)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

載荷能縮放載荷當(dāng)前第19頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*LOAD_BEAM

沿梁?jiǎn)卧植枯S(r,s,t)定義牽引載荷

梁?jiǎn)卧蛳盗辛簡(jiǎn)卧繂挝婚L(zhǎng)度上的力*LOAD_BODY

施加指定的體載荷?重力加速度–概念上是加速指定的坐標(biāo)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(yù)應(yīng)力，與動(dòng)力松弛結(jié)合?角速度

自由度：X,Y,Z,RX,RY,RZ

所有的節(jié)點(diǎn)或系列parts載荷當(dāng)前第20頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*LOAD_NODE和*LOAD_RIGID_BODY

施加一載荷于一節(jié)點(diǎn)，系列節(jié)點(diǎn)或剛體上

x,y,orz力

x,y,orz力矩

Follower力或力矩?力作用方向?yàn)槠矫娴姆ㄏ?/p>

坐標(biāo)系可為總體坐標(biāo)或局部坐標(biāo)載荷當(dāng)前第21頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)分布?jí)毫d荷：

施加一個(gè)分布?jí)毫d荷于一個(gè)表面:?段(*LOAD_SEGMENT)?系列段(*LOAD_SEGMENT_SET)?殼(*LOAD_SHELL_ELEMENT)?系列殼(*LOAD_SHELL_SET)正的壓力值作用方向?yàn)闅?段的法向的反方向壓力的激活時(shí)間載荷當(dāng)前第22頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)示例相關(guān)關(guān)鍵字*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE*DEFINE_COORDINATE_VECTOR*DEFINE_CURVE*LOAD_NODE_POINT*SET_SEGMENT當(dāng)前第23頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第24頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*BOUNDARY_SYMMETRY_FAILURE當(dāng)前第25頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第29頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)剛墻

目的：定義一個(gè)剛性面?模擬屏障、擺錘和壓制機(jī)等

阻止節(jié)點(diǎn)穿透一個(gè)面?系列節(jié)點(diǎn)、一個(gè)BOX中的節(jié)點(diǎn)，所選節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)剛墻能量：GLSTAT

剛墻力：RWFORCorGCEOUT關(guān)鍵字：*RIGIDWALL_PLANAR*RIGIDWALL_GEOMETRIC*CONTACT_ENTITY當(dāng)前第30頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*RIGIDWALL_PLANAR

有限或無限

運(yùn)動(dòng)條件：?固定?運(yùn)動(dòng):質(zhì)量和速度

Softwall方式?到0速度的循環(huán)數(shù)

由特定的節(jié)點(diǎn)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)更大當(dāng)前第31頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*RIGIDWALL_GEOMETRIC

平板、棱柱、圓柱、球運(yùn)動(dòng)條件?固定?運(yùn)動(dòng):速度或位移、載荷曲線、矢量多個(gè)幾何體墻可以定義，用來模擬多種幾何體的結(jié)合當(dāng)前第32頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*CONTACT_ENTITY一般的具有任意表面的剛體及運(yùn)動(dòng)

幾何實(shí)體?圓柱、平板、球、圓環(huán)、橢圓、VDA

性能改進(jìn)?對(duì)接觸實(shí)體和可變形體間的接觸進(jìn)行封閉形狀接觸計(jì)算精度改進(jìn)?表面與網(wǎng)格劃分無關(guān)當(dāng)前第33頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)接觸實(shí)體的應(yīng)用：

沖壓成型：凸模和凹模表面幾何實(shí)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.當(dāng)前第34頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)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(diǎn)必須有質(zhì)量

節(jié)點(diǎn)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當(dāng)前第35頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*CONSTRAINED_RIVET

兩節(jié)點(diǎn)鉚接

剛性無質(zhì)量束

作用與一球鉸鏈相似

節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)不能一致

失效時(shí)間焊接*CONSTRAINED_SPOTWELD*CONSTRAINED_GENERALIZED_WELD?點(diǎn)焊?fillet－對(duì)接焊縫?butt－角焊?組合焊當(dāng)前第36頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)焊接失效當(dāng)前第37頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第38頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)焊接失效失效時(shí)間?在指定的時(shí)間自動(dòng)失效

拉伸失效?因塑性應(yīng)變有效節(jié)點(diǎn)塑性應(yīng)變>失效塑性應(yīng)變?chǔ)?焊點(diǎn)外的金屬板撕裂失效，因?yàn)樗苄园l(fā)生在焊接處周圍的材料中當(dāng)前第39頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)焊接失效

脆性失效?點(diǎn)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(duì)接焊縫σn=法向應(yīng)力

σf=失效應(yīng)力τn=焊接方向剪切力

β=失效參數(shù)τt=焊接方向法向剪切力當(dāng)前第40頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*CONSTRAINED_SPOTWELD

兩節(jié)點(diǎn)點(diǎn)焊剛性無質(zhì)量梁不能傳輸殼的法向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)不能一致

焊點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)不能是其他約束設(shè)置中的節(jié)點(diǎn)，如約束相同的自由度，固連的界面，或剛體當(dāng)前第41頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)*CONSTRAINED_GENERALIZED_WELD方式：SPOT,FILLET,BUTT,CROSS_FILLET,COMBINED節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)可以相同

輸出可以指定于一局部坐標(biāo)系中當(dāng)前第42頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)點(diǎn)焊節(jié)點(diǎn)的順序和局部坐標(biāo)系的方向?qū)τ跊Q定焊點(diǎn)失效是很重要的當(dāng)前第43頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)Fillet角焊

對(duì)于Fillet焊，節(jié)點(diǎn)的順序和局部坐標(biāo)系的方向如圖當(dāng)前第44頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)對(duì)于Butt焊，節(jié)點(diǎn)的順序和局部坐標(biāo)系的方向如圖ButtWeld當(dāng)前第45頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)Part連接

*CONSTRAINED_NODE_SET?兩節(jié)點(diǎn)或更多節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)約束?x,y,z,或任意組合?失效時(shí)間當(dāng)前第46頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)Part連接

*CONSTRAINED_SHELL_TO_SOLID?在殼邊和體單元間定義固連殼單元節(jié)點(diǎn)與坐標(biāo)相同的體單元節(jié)點(diǎn)約束體單元節(jié)點(diǎn)（線矢量）是線性約束?節(jié)點(diǎn)剛體可以完成相同的功能當(dāng)前第47頁\共有53頁\編于星期三\8點(diǎn)破裂單元

*CONSTRAINED_TIE-BREAK?殼邊對(duì)殼邊界面?作為塑性應(yīng)變的一個(gè)函數(shù)局部失效?模擬沿預(yù)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(diǎn)set(節(jié)點(diǎn)必須坐標(biāo)一致)?