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既然旋转DOFS(UX,UY,UZ)不能使用,那么在显式分析中就不能用 CP 一系列的命令来模拟涉及旋转的刚体行为。如果使用了 CP 命令,将会导致非物理响应。

并且,要注意到,包含非重合节点,或包含不沿耦合自由度方向节点的耦合设置不会产生力矩约束。这就意味着如果结构旋转,耦合的节点也会旋转。只有作用力和反作用力在模型中满足力矩平衡。对于耦合约束的每个节点,力矩结果与节点到固定中心的距离有关,位移方向与结果力矩有关。在某些情况下这可能导致非物理响应。

有关耦合和约束方程的详细信息,请参看《ANSYS Modeling and Meshing Guide》中的耦合和约束方程。

4.4 非反射边界

当模拟地理力学系统时,常常用一个有限域来表示地面或其他大的实体。对于这种分析,可以在模型外部使用非反射边界限制模型的整体尺寸。可以在以SOLID164单元模拟的有限域的表面上应用这些边界。非反射边界将防止在边界产生的人工应力波反射重新进入模型从而破坏结果。

当模型中包含非反射边界时,LS-DYNA会根据线性材料行为假设计算所有边界部分的阻抗匹配函数。因此,需进行有限元网格划分从而使所有重要的非线性行为都包含在离散模型中。

要定义非反射边界,需选择沿SOLID164实体外表面( NSEL )组成所需边界的节点,然后定义一个节点组元( CM ),用 EDNB 命令在这些节点组元上施加非反射边界,然后激活膨胀和剪切选项。例如,对组元“ground”可以用下列命令定义边界:

edbound,add,ground,1,1

用 EDNB ,LIST和 EDNB ,DELE来显示或删除定义的非反射边界。 4.5 温度载荷

在显式动态分析中,为了应用与温度有关的材料,或包括热应力的影响,可能需要定义温度载荷。温度载荷主要应用在PLANE162,SHELL163和SOLID164单元中。ANSYS/LS-DYNA程序提供了几种温度载荷:

·应用于节点组元的随时间变化的温度( EDLOAD ) ·应用于模型中所有节点的常温度( TUNIF/BFUNIF )

·在顺序显式动态分析中,施加非均匀温度载荷(不随时间变化)的ANSYS热分析结果( LDREAD ,要求顺序求解)。

第一种方法用 EDLOAD ,TEMP命令和一般的加载方法对给定的节点组元施加随时间变化的温度。但必须定义两个数组参数表示载荷;第一个包括时间值,第二个包括温度值。可以用这些参数定义曲线或用 EDLOAD 命令直接输入。也可以用 EDLOAD 的SCALE参数来对这些温度值进行缩放。在§4.1General Loading Options,对此有详细的描述。

第二种方法允许给模型中所有节点施加均匀不变的温度。这种方法用于模拟稳态热载荷的结构。也可以用 TUNIF 命令或 BFUNIF ,TEMP命令施加这种温度载荷。

第三种方法允许把ANSYS热分析中计算的温度作为载荷施加到显式动态分析中。这种方法对模拟与温度有关的现象是很有用的,比如锻造。应用这种方法,必须执行隐显顺序求解。在显式阶段,可以用 LDREAD 命令从热分析(隐)结果文件( Jobname.RTH )中读入温度数据,然后加到模型的节点上。在热分析中只能从指定的时间点转移这些温度。对于加载步骤的详细描述,请参考本手册的第十五章,Implicit-to-explicit Sequential Solution .

对于这三种温度加载方法,可以用 TREF 命令输入参考温度。热载荷定义为施加温度和参考温度的差值。如果不定义参考温度,其缺省值为零。

为了使温度载荷有效,必须使用温度相关双线性各向同性材料模型。忽略屈服强度和切向模量,可以用这个模型代表热弹性材料。关于这种材料模型的详细描述,请参看第七章,Material Models.

注 --值得注意的是,温度加载的 EDLOAD 方法不能和 LDREAD 或 TUNIF/BFUNIF 方法混合使用。另外, EDLOAD 命令不能显示或删除 LDREAD,TUNIF 或 BFUNIF 施加的温度载荷。

在一个显动态分析中可以同时使用 LDREAD 和 TUNIF ( BFUNIF )。 LDREAD 命令把温度载荷施加到所选的节点上,覆盖了 TUNIF 或 BFUNIF 定义的任何温度载荷。 LDREAD 没有选择的节点将采用 TUNIF 或 BFUNIF 命令定义的温度载荷。采用 BFDELE 命令,删除 LDREAD 定义的温度载荷,用 BFLIST 命令显示其定义的载荷。 4.6 动力松弛

为进行隐式-显式连续求解(见第十五章),已将动力松驰功能加入到ANSYS/LS-DYNA程序( EDDRELAX 命令)。真实的动力松弛( EDDRELAX ,DYNA)是通过增加阻尼,使动能降为零,从而允许显式求解器进行静态分析。当隐式求解器用于提供预载荷时( EDDRELAX ,ANSYS),可采用稍不同的方法,基于预加载的几何构型(也就是,由隐式求解得到的节点

位移)进行应力初始化。在后一种情况中,显式求解器仅用101个时间步来施加预载荷。而在前一种情况,求解器每250个循环步(缺省值)就检查动能直到预载荷动能耗散完毕。ANSYS/LS-DYNA支持两种方法,它在零时间瞬态分析部分开始前,在虚拟时间内进行。 EDLOAD 命令通过PHASE标记指定分析类型。 EDLOAD ,ADD,Lab,,Cname,Par1,Par2,PHASE

PHASE: 0 载荷曲线仅用于瞬态分析(缺省值),或隐式-显式连续求解。

1 载荷曲线仅用于动力松弛

2 载荷曲线仅用于瞬态分析和动力松弛

与ANSYS/LS-DYNA的动力松弛有关的主要有五种不同的分析类型,现讨论如下: 1.仅瞬态动力分析( EDDRELAX, OFF):在这种情况下, EDLOAD 命令的PHASE参数置为零。不采用动力松弛,这是缺省设置。

2.仅应力初始化而没有瞬态分析( EDDRELAX, DYNA):这种情况用ANSYS/LS-DYNA显式求解器近似求解静力分析,实际最好由隐式求解器,如ANSYS来处理。在 EDLOAD 命令中PHASE参数置为1,终止时间( TIME 命令)必须置0,以预防静载荷的卸载。采用实际的动力松弛

3.无载荷瞬态分析的应力初始化( EDDRELAX, DYNA):这种情况与前一种情况相同,不同的是时间设置为所期望的值。在零时间时,结构立即卸载,自由振动。

4.有加载瞬态分析的应力初始化( EDDRELAX, DYNA):它类似于前一种情况,不同的是用 EDLOAD 命令(借助于PHASE=2)在虚拟时间进行动力松弛以获得预加载并在真实时间进行瞬态分析。如果用倾斜载荷曲线代替恒定载荷曲线,则结构在零时刻时卸载并重新加载。因此,如果显式求解器需要一个倾斜载荷曲线对静态求解精确收敛,那么较好的是使用两个 EDLOAD 命令。第一个PHASE=1)用斜坡载荷曲线施加预载荷。而第二个(PHASE=0)不用斜坡载荷曲线继续加载。

注 --如果对同一个组元(或PART ID)和同一个载荷标签多次执行 EDLOAD 命令,那么会用最后一个 EDLOAD 命令的值。对于给定的组元(PART ID)和载荷标签不能使用多个PHASE参数值。为符合这一设置,必须为应力初始化和瞬态曲线复制节点组元。(这一工作区仅适用于用组元定义载荷)。

5.隐式-显式连续求解( EDDRELAX, ANSYS):这种情况是用ANSYS隐式求解器施加预载荷以求得位移结果,作为预载荷施加ANSYS/LS-DYNA显示器解器的给定几何构型上,通过

应力初始化得到预加载的几何实体。在 EDLOAD 命令中的PHASE必须置为0。这种情况请参看本手册第十五章Implicit-to-explicit Sequential Solution . EDDRELAX 命令的2-6域都被略去。

第五章 求解特性

5.1 求解过程

当模型建好后(即,单元、实常数、材料性质的定义,建立模型、网格划分、边界/初始条件指定以及加载、结束控制),执行 SOLVE 命令即可以开始求解过程。(在GUI中,菜单路径为Main Menu>Solution>Solve)。

此时,ANSYS/LS-DYNA程序将运行以下几步:

1.标题记录:包括几何特性(如节点和单元等),都写到相应的两个结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS 中。(此时ANSYS/LS-DYNA数据库中包含全部相应的信息。即在运行 SOLVE 命令前,必须执行 SAVE 命令,把所有的模型信息都写入到文件 Jobname.DB )。

2.将所有输入的信息写出LS-DYNA程序的输入文件 Jobname.K 。

3.控制权由ANSYS程序转移给LS-DYNA程序。LS-DYNA求解器运行的结果写入到结果文件 Jobname.RST 和 Jobname.HIS 中。如果执行 SOLVE 命令前给定命令 EDOPT ,ADD,,BOTH,则也将输出用于LS-POST后处理程序的结果文件(d3plot和d3thdt文件)。

当求解结束后,ANSYS/LS-DYNA GUI将提醒用户求解已完成,控制权重新转回到ANSYS/LS-DYNA程序。可以通过ANSYS/LS-DYNA程序的POST1和POST26后处理器来查看结果。如果产生了错误或警告,输出窗口将自动显示弹出信息,表明有几个错误和警告。可以参考LS-DYNA的信息文件,其中详细记录了错误和警告。这些信息也同时被写入到LS-DYNA d3hsp文件。

5.2 LS-DYNA 终止控制

LS-DYNA求解终止点与建模时设定的终止控制有关。主要有以下几种终止控制类型: ·终止时间-用T IME 命令定义分析结束时间。时间步累积达到结束时间时计算就会停止。