·非线性弹性弹簧 ·非线性粘性阻尼 ·通用非线性弹簧 ·麦克斯韦粘弹性弹簧 ·无弹性拉伸或仅压缩弹簧
使用COMBI165单元时,应该给每一零件分别指定唯一的实常数,单元类型和材料特性(分别是 R , ET 和 TB 命令)从而保证每个零件都分别定义。
2.3.2 MASS166
质量单元由一个单节点和一个质量值定义(力×时间 /长度)。质量单元通常用于模拟一个结构的实际质量特性,而没有把大量实体单元和壳体单元包括进去。例如,在汽车碰撞分析中,质量单元可以模拟发动机部分,主要感兴趣的不是它的变形性质。采用质量单元将减少分析所需的单元数目,因而减少求解所需的计算时间。
用户也可用MASS166单元来定义一个节点的集中转动惯量。如使用这一选项,可在MASS166单元定义中设置KEYOPT(1)=1并且通过单元实常数输入六个惯性矩值(IXX,IXY,IXZ,IYY,IYZ,IZZ)。这个选项不能输入质量值;所以,必须在同一个节点定义第二个质量单元来说明质量(KEYOPT(1)=0)。
2.4 一般单元特性
以下几种单元可被定义为刚性体:LINK160,BEAM161,PLANE162,SHELL163,SOLID164和LINK167。在第八章,将详细讲述刚性体。
每个实体单元,壳单元和梁单元的质量都平均分配给单元的节点。在壳单元和梁单元中,每个节点还将附加一个转动惯量;只采用一个单值,它的作用就是让质量围绕节点呈球形分布。
第三章建模
显式动态分析的第一步就是创建模型,使它能够表达进行分析的物理系统。用PREP7前处理器来建立模型。
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如果通过GUI路径进行分析的话,那么事先设置参考选项(Main Menu>Preference)为“LS-DYNA Explicit”是很重要的。这样,菜单就被完全过滤成为显式动态的输入选项。(值得注意的是,Preference选项置为“LS-DYNAExplicit”并没有激活LS-DYNA求解。要做到这一点,就必须定义一个显式单元类型,例如,SHELL163。
一旦设置好分析选项Preference,就可以像通常分析任何问题一样建立模型: ·定义单元类型和实常数 ·定义材料模型 ·定义几何模型 ·划分网格 ·定义接触表面
如果以前从未用过任何ANSYS产品,就应该参看一下《ANSYS Basic Procedure Guide》和
《ANSYS Modeling and Meshing Guide》,以了解ANSYS建模的一般过程。 3.1 定义单元类型和实常数
在第二章中已简要地讲述了显式动态分析的单元类型,有关每种显式单元的详细描述可在《ANSYS Element Reference》中找到,所以建议用户在确定使用哪种单元类型建模前仔细阅读一下有关内容。
一旦选择好能代表物理系统的单元类型,就可以用 ET 命令来定义单元类型(在GUI中:Main Menu>Preprocessor>Element Type)。
在《ANSYS Element Reference》中列出了与每种单元相对应的所有实常数。因此必须确定模型中所用每种单元的实常数,然后可以用 R 命令来定义实常数(在GUI中:Main Menu>Preprocessor>Real constants)。
3.2 定义材料特性
在显式动态分析中有很多可使用的材料类型,应该参看一下《ANSYS Element Reference》,以确定特定的单元类型所用的材料模型。也可参看本手册的第七章,该章对所用材料模型作了详细的描述。
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一旦确定了所用的材料模型,就可以定义所有相关的特性(如第七章所描述的)。为了用批处理或命令流来定义这些,可以使用 MP , TB 和 TBDATA 命令(某些情况下,可用 EDMP 命令)。在GUI路径中,材料模型通过下列路径来定义:
Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models
更详细的信息请参看7.1 Defining Explicit Dynamics Material Models. 在选择了合适的材料模型之后,就可以定义模型所需的特性。
定义和整体坐标不一致的各向正交异性模型,必须先用 EDLCS 命令定义局部坐标系。(菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Local CS>Create Local CS)。
对于一些材料模型,还需用 EDCURVE 命令定义与材料相关的数据曲线(例如,应力-应变曲线)。( EDCURVE 的GUI路径表示法为Main Menu>Preprocessor>Material Props>Curve Options)。
3.3 定义几何模型
建立几何模型的最简单方法就是采用ANSYS程序中的实体建模功能。关于实体建模功能的详细信息,请参看《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。
对于简单模型(例如,仅线单元),就可以使用直接建模法。用这种方法,可以直接定义模型的节点和单元。详细信息请参看《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。
3.4 网格划分
建立实体模型后,就可以用节点和单元对其进行网格划分。《ANSYS Modeling and Meshing Guide》中的Generating the Mesh详细描述了划分网格的步骤。如果对ANSYS网格不太熟悉,在划分显式动态模型之前应该先阅读该章内容,由于该章已详细讨论过了,在此只讨论以下几点:
·定义单元属性 ·定义网格划分控制 ·生成网格
定义单元属性,就是要事先指定单元类型,实常数和材料特性来用于下一步的网格划分。使用 TYPE , MAT , REAL 命令或菜单路径:
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Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs Main Menu>Preprocessor>-Modeling-create>Elements>Elem Attributes
网格控制就是指定划分网格时单元的大小和形状。在ANSYS程序中有许多种控制方法(参考《ANSYS Modeling and Meshing Guide》),在GUI中,菜单路径为:Main Menu>Preprocessor>Mesh Tool
在选择网格控制时要注意以下几点:
·尽量避免退化的实体和壳体单元(例如,三角型壳体和四面体实体),相对于四边形和六面体来说它们太刚硬,并且精度不高。
· 单元的大小尽量均匀(例如:避免产生相对较小的单元面积)单元大小之间差别很大可能会导致很小的时间步长,较长的运行时间。如果划分特殊的几何模型需要相对较小的单元,那么可以用质量比例来增大最小时间步长。(参看第十章, Mass Scaling ).
·尽量不要使用SmartSizing方法进行单元控制( SMARTSIZE 命令),因为它可能在网格中单元的大小上产生很大的差别。应使用 ESIZE 和相关的命令来控制单元大小。
·尽量避免可能产生沙漏的坏单元形状。
·当使用降阶单元算法或者单元可能遭受沙漏变形时,不要使用粗网格划分, ·如果有沙漏现象的话,尽量在部分模型或整个模型中使用全积分单元。
给定网格控制后,就可以用相应的命令进行网格划分(例如: AMESH,VMESH )在GUI路径中,菜单路径为Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh( 或用上面提到的Mesh Tool).
3.5 定义接触面
显式动态分析常常涉及到表面之间的接触。本手册的第六章 Contact Surface 讲述了接触类型和定义接触的步骤。这里只给出简要步骤。
定义接触包括四个步骤:
·定义能很好地表达物理模型的接触类型( EDCGEN 命令) ·定义接触表面( CM , EDPART , EDASMP 和 EDCGEN 命令)
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