搜索ls-dyna前处理（hypermesh）
2017-03-05 by:CAE仿真在线 来源:互联网
Ls-dyna作为全球一流的非线性有限元软件,自从被ansys收购以后无疑具有更强的生命力。然而ansys是基于命令流和GUI进行操作的,而ls-dyna本身是基于关键字进行前处理,所以用使用起来可能会使很多想要深入学习ls-dyna的朋友遇到疑惑。Workbench中的显示动力模块更是将ls-dyna原始的血性隐藏的一干二尽,使很多人更难接触到原滋原味的ls-dyna,想要深入学习也变得困难。那么哪一款软件能为ls-dyna模块提供更为全面的前处理并且能让学习者走得更远呢?这就是今天推荐的前处理软件hypermesh。
Hypermesh对ls-dyna的前处理是基于关键字的,同时又结合了其本身强大的网格划分功能,因此无疑是前处理的一大利器。下面我就通过一个简单的冲杆撞击的例子简单说明下如何实现这一流程。
分析问题
复合靶板上部分是一较厚的软性材料,下部分是一较薄的刚性材料。钢球视为刚性体,分析该钢球以一较大的速度冲击靶板整个过程中的应力分布和速度曲线。
注意:由于主要是为说明前处理的流程,所以模型的尺寸和材料等参数的设置主要是为了降低分析成本来定义的,与实际出入较大,故不给出具体的数值。
有限元模型(对称处理)
该部分属于前处理的基础部分,因此不做细致说明。中间部分细化是为了使失效部分更加平滑。
材料定义
Mat20是刚性材料,关键字为*mat_rigid,主要参数有密度,弾性模型,泊松比和位移约束。
cmo用于选择约束的类型,总体坐标系约束,局部坐标系约束还是不进行约束。
con1与con2为相应坐标系下的平动与转动位移约束方式
定义好钢球的刚性材料以后,我们继续定义另外两种材料,分别为mat1弹性材料与mat3塑性动力材料,关键字分别为*mat_elastic与*mat_plastic kinematic。
理想弹性材料就不说了,塑性动力材料本构的主要参数有密度,弹性模量,泊松比,屈服极限,切线模型,硬化指数,应变率指数,失效行为,率效应公式。这里由于需要模拟上层材料的失效因此设置0.8的失效参数,表示单元在屈服以后再被拉长0.8倍就被“处理掉”。
单元定义
单元定义的关键字是*section开头的,实体单元就是*section_solid。
Elform是实体单元算法选择,一般使用默认的常应变单点积分算法适合大部分情况。
Part定义
定义好钢球的part以后,然后定义上靶板和下靶板的part
工况定义
本文中工况主要有三种,即钢球初始速度,上下靶板的外周固定,上下靶板的对称约束。
约束的定义使用analysis面板下的constraints进行节点的约束。
初始速度使用tool-create cards-initial-*initial_velocity_generation定义
分别选择定义初速度的part与速度的方向和大小
接触定义
同样,接触定义的关键字也是在tool-create cards-contact中定义,分别选择两个*contact_automatic_surface to surface卡片,分别进行如下设置:
第一个定义的是侵蚀接触类型(未完全显示),动静摩擦系数的设定按照实际以及help中给予的曲线公式进行合理设定即可,具体各个参数的含义通过查询关键字手册中的侵蚀接触即可。该接触能够在已经侵蚀的表面重新创建接触对,因此不会出现表面单元失效后无阻贯穿的情况。
第二个定义的就是普通的面面接触
控制卡片定义
为了节约篇幅,控制卡片我就不仔细说明,从上到下依次是分析时间设定,时间步设定,能量控制,接触参数控制,云图输出控制,体积粘性控制以及沙漏控制。当然,如果用户想要定义其他的求解输出只需要通过相应的关键字进行定义即可。
导出求解
上述全部定义完成以后,导出为ls-dyna的关键字文件,由ls-dyna主程序读取并求解。镶嵌于ansys内部的ls-dyna容易崩溃,建议额外下载dyna主程序进行求解。
后处理
后处理可以使用ls-dyna专用的pre-post来实现,但是今天我要使用的是hyperview,是hyperworks专用的后处理模块,其云图和曲线图处理功能十分强大。
打开hyperview直接读取ls-dyna求解完成的d3plot文件,hyperview会自动读取后面一连串的结果文件,下面分别是不同时刻的米塞斯应力云图
0.1ms时刻米塞斯应力云图和变形图
0.2ms时刻米塞斯应力云图和变形图
1ms时刻米塞斯应力云图和变形图
2ms时刻米塞斯应力云图和变形图
钢板的米塞斯应力曲线(左)与钢球的速度曲线(右)
至此整个流程都说完了,但是我还要额外补充下面这张图(摘自白金泽前辈的ls-dyna3D理论基础与实例分析)
如果说要知道如何在精度与求解速度之间求得平衡,上面的内容无疑是最强大的法宝。对于初学者,我觉得完全没有必要找到精确的材料属性去学习,这样很可能浪费大量时间去计算一个可能不满意的结果。我宁愿通过合理设置将求解速度加快100倍得到一个不精确的结果(但是我可以学会100种操作)也不愿意花几个小时去算一个我完全没有把握能否收敛的结果,这也是快速入门的一个技巧吧。但是一旦问题转入工程性需要负责任的问题,那就不管花多大代价,都要力求得到最好的分析结果。。
有限元学习无疑是一个让人满足的过程,沉下心,静下气,慢慢剥开层层面纱,里面自有娇人在。
如果有好的问题和建议可以进行询问,力所能及的话会及时进行回复。
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