ANSYS LS-DYNA動力分析方法與工程實例

內容概要

LS-DYNA是功能齊全的顯式動力分析軟件，其算法特別適合于分析各類復雜動力學問題，如爆炸、結構沖擊、金屬加工成形等高度非線性的問題，同時還可以求解各種流體以及流固耦合問題。本書通過三篇15章系統(tǒng)地介紹了LS-DYNA顯式動力分析方法及其工程應用方面的主要問題。工程實例部分涉及到金屬結構沖擊屈曲分析、打樁施工過程中樁身的動應力分析、高速彈丸侵徹厚鋼板、框架結構的地震反應和連續(xù)倒塌過程的仿真、電子產品的跌落仿真、巖土介質中的爆炸等具體的工程應用問題。在內容安排上由淺入深，兼顧到初學者、一般使用者以及科研和工程高級分析人員的實際需要。    本書適合作為土木、機械、航空、工業(yè)設計以及力學等相關專業(yè)結構非線性數值分析及LS-DYNA軟件應用課程的參考書。

書籍目錄

第1篇　基礎學習篇　第1章  ANSYS，LS—DYNA基礎知識  　1.1　LS.DYNA程序的發(fā)展歷程  　1.2　LS.DYNA程序的分析能力與工程應用    　1.2.1　LS.DYNA的分析能力概述    　1.2.2　LS—DYNA的行業(yè)應用案例    1.3　LS.DYNA關鍵字文件的基本概念    　1.3.1　什么是LS—DYNA關鍵字文件    　1.3.2　關鍵字文件的輸入格式與組織關系    1.4　LS.DYNA顯式算法的基本概念    1.5　ANSYS／LS.DYNA分析環(huán)境簡介    　1.5.1　ANSYS／LS—DYNA的啟動及分析環(huán)境界面    　1.5.2　ANSYS／LS—DYNA的兩種操作方式和分析流程    　1.5.3　ANSYS／LS.DYNA的程序組織和文件系統(tǒng)　第2章　顯式動力分析模型的創(chuàng)建    2.1　顯式分析建模流程及注意事項   　 2.1.1　顯式建模的一般流程    　2.1.2　建模需要注意的問題    2.2　顯式分析建模的基本概念    　2.2.1　組元、PART及PART集    　2.2.2　剛體的概念    　2.2.3　協(xié)調單位系統(tǒng)    2.3　單元及材料定義    　2.3.1  定義單元類型及選項    　2.3.2　定義分析所需的材料模型    2.4　幾何模型的建立    　2.4.1　ANSYS建模坐標系統(tǒng)及工作平面    　2.4.2  由底向上建立幾何模型    　2.4.3　實體建模與各種實體操作    2.5　劃分網格、建立PART及定義接觸    　2.5.1　網格的劃分    　2.5.2　PART及接觸的定義    2.6　一個演示性的例子——模型的建立    　2.6.1  問題描述與分析的規(guī)劃    　2.6.2　創(chuàng)建分析模型    　2.6.3　定義接觸面　第3章　載荷、約束與邊界條件    3.1　顯式分析載荷的施加    　3.1.1　顯式分析載荷的類型    　3.1.2　載荷曲線及加載坐標系    　3.1.3　施加顯式分析的載荷    3.2　施加初始條件    3.3　施加邊界條件    3.4　施加約束條件    3.5　一個演示性的例子（續(xù)）——加載　第4章　顯式分析求解　　4.1　分析的基本參數設定    　4.1.1　設定LS.DYNA的計算終止條件    　4.1.2　顯式分析參數控制選項    　4.1.3　計算過程中文件的輸出控制　　4.2　LS—DYNA求解過程與重啟動   　 4.2.1　遞交求解的方法    　4.2.2　求解過程的監(jiān)控   　 4.2.3　重啟動　　4.3　一個演示性的例子（續(xù)）——求解　第5章　ANSYS后處理    5.1　顯式分析后處理概述    5.2　通用后處理器POST1的使用    5.3  時間歷程后處理器POST26的使用    　5.3.1  時間歷程變量觀察器    　5.3.2  POST26的后處理過程    　5.3.3  讀取ASCII結果信息    5.4　報告生成器Report Generator的使用    5.5　一個演示性的例子（續(xù)）——后處理第2篇　深入提高篇　第6章　常用LS.DYNA關鍵宇簡介    6.1　幾何信息關鍵字　　……第3篇　分析實例篇附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1篇　基礎學習篇　　第1章　ANSYS/LS-DYNA基礎知識　　1.1　LS-DYNA程序的發(fā)展歷程　　LS-DYNA是分析功能最全面的顯式分析程序，其前身為美國Lawrence Livermore國家實驗室J.O.Hallquist博士于1976年主持開發(fā)完成的DYNA程序系列，DYNA程序時域積分采用顯式的中心差分格式，可用于分析爆炸與高速沖擊等過程中的大變形動力響應問題，當時開發(fā)DYNA程序的主要目的是為武器設計提供分析工具。1986年，部分DYNA源程序在Public Domain（北約局域網）發(fā)布，從此在研究和教育機構中廣泛傳播。因此，DYNA被公認為顯式有限元程序的先導，是目前所有顯式求解程序的基礎代碼。　　1988年，J.O.Hallquist創(chuàng)建LSTC公司（Livermore Software Technology Corporation），推出LS.DYNA程序系列，主要包括顯式的LS—DYNA2D、LS—DYNA3D，隱式的LS—NIKE2D、LS-NIKE3D，熱分析LS.TOPAZ2D、LS.TOPAZ3D，前后處理程序LS.MAZE、LS.ORION、LS—INGRID、LS.TAURUS等商用程序，逐步規(guī)范和完善程序的分析功能，并陸續(xù)推出了930版（1993年）、936版（1995年），同時增加了汽車安全性分析、金屬板的沖壓成形分析以及流固耦合分析（ALE算法和Eluer算法）等功能，使得LS—DYNA程序系列的應用范圍不斷得到擴大，并建立起完備的軟件質量保證體系。　　1997年，LSTC公司將LS—DY-NA2D、LS—DYNA3D、LS—TOPAZ2D、LS.TOPAZ3D等程序合并為一個軟件包，稱為LS.DYNA，即LS—DYNA的940版。PC版的前處理采用ETA公司的FEMB，同時新開發(fā)了后處理程序LS—POST。　　此后，LS—DYNA程序又經過多次的改進和擴充。1999年8月，LS.DYNA發(fā)布950版本，增加了LS—NIKE2D、LS-NIKE3D隱式分析模塊，確定了軟件的發(fā)展策略，即通過一個求解核心解決Implicit（隱式）與Explicit（顯式）問題。此外，還在以前版本的基礎上增加了一些新的材料模型和計算功能，如邊界元法和SPH法?！　?001年5月，LSTC發(fā)布LS.DYNA 960版，它在LS.DYNA 950版的基礎上增加了不可壓縮流體求解模塊，并增加了一些新的材料模型和新的接觸算法?！　r隔不到兩年，LS—DYNA 970版于2003年3月面世。LS.DYNA 970版在不同計算領域及方法上做了進一步的整合，許多新增的顯式分析功能可以同時在SMP版本和MPP版本中使用，擴充了隱式分析功能，增加了若干關鍵字。此外，2003年初還在后處理器LS.POST基礎上發(fā)布了LS.PREPOST 1.0版，使得該程序具備了一定的前處理功能。　　LS.DYNA程序的最新版本是971版。LSTC原計劃是在完成隱式程序的并行計算功能后迅速推出LS—DYNA 971版本，但是由于低估了開發(fā)隱式并行程序的難度，使得971版本推后到2005年發(fā)布。由于這中間經歷了近兩年的時間，LSTC在開發(fā)隱式程序的同時得以繼續(xù)完善顯式程序的分析功能，于是LS—DYNA 971版本就成了一個主要的程序版本。該版本新增了很多顯式分析功能，還增加了多工況分析的能力?！　≡贚S.DYNA發(fā)展歷程中，與ANSYS的合作是具有重要意義的事件之一。1996年，LSTC公司和ANSYS公司開始進行技術和市場方面的合作，共同推出了ANSYS／LS.DYNA的第一個版本5.5（版本號同ANSYS版本號）。ANSYS／LS—DYNA結合了ANSYS界面的前后處理功能與LS.DYNA的求解器強大的分析能力。對于熟悉ANSYS基本操作的用戶而言，使用ANSYS／LS—DYNA來處理各種高度非線性的動態(tài)問題是一個很理想的選擇。目前，ANSYS／LS—DYNA的最新版本為11.0，其前處理支持LS.DYNA求解器971版本的大部分分析功能。

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