ANSYS 10.0/LS-DYNA基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐

隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD/CAM/CAE技術(shù)日趨成熟，計(jì)算機(jī)應(yīng)用遍及各類工程和技術(shù)研究領(lǐng)域。有限元軟件是數(shù)學(xué)、力學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)完美融合的結(jié)晶，在土木、機(jī)械、電子、能源、冶金、制造、國(guó)防軍工、航空航天等諸多領(lǐng)域均得到極為廣泛的使用。LS-DYNA是著名的非線性動(dòng)力分析程序，在世界范圍內(nèi)擁有廣泛的用戶群。自從20世紀(jì)90年代引入國(guó)內(nèi)以來，LS-DYNA在各個(gè)大學(xué)、科研院所和公司企業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)LS-DYNA的中文參考資料較少。筆者從20世紀(jì)90年代中期開始，一直使用LS-DYNA從事教學(xué)和科研實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)LS-DYNA有較為深入的學(xué)習(xí)和研究，積累了相當(dāng)多的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和心得。考慮到廣大用戶的需求，本著理論性豐富、可操作性好、實(shí)用性強(qiáng)、內(nèi)容盡量廣泛的原則，整理編寫了本書。本書內(nèi)容涵蓋LS-DYNA用戶關(guān)心的諸多工程領(lǐng)域，包括電路板受力分析、手機(jī)殼體振動(dòng)分析、水下爆炸分析、汽車碰撞分析、氣囊展開分析、水箱跌落分析、彈丸侵徹分析、自摩擦生熱分析、振動(dòng)模態(tài)分析、金屬成形、薄板沖壓等方面，所有計(jì)算實(shí)例都經(jīng)過精心選擇和設(shè)計(jì)，希望能為L(zhǎng)S-DYNA有限元軟件在國(guó)內(nèi)工程界的應(yīng)用推廣起到一定的促進(jìn)作用。

全書共分為10章，第1章對(duì)LS-DYNA軟件功能進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的介紹，第2章至第10章均針對(duì)LS-DYNA軟件的特定功能進(jìn)行理論介紹和實(shí)例分析，并對(duì)相關(guān)關(guān)鍵字進(jìn)行詳細(xì)解釋，主要包括LS-DYNA的接觸碰撞、隱式分析、熱分析、流構(gòu)耦合、不可壓縮流體、重啟動(dòng)、自適應(yīng)網(wǎng)格、SPH和EFG方法等內(nèi)容，涉及到LS-DYNA軟件的絕大部分功能。

LS-DYNA的學(xué)習(xí)基本上可以分為三個(gè)層次：

（1）掌握LS-DYNA求解的基本過程，能按照書中提示、求解步驟完成各計(jì)算實(shí)例的建模、求解、后處理。

（2）熟悉關(guān)鍵字含義、不同問題的求解思路、算法，能參照書中實(shí)例完成類似問題的求解。

（3）能熟練閱讀、理解各類LS-DYNA參考文獻(xiàn)，對(duì)各式新問題能形成自己的解題思路。

對(duì)初學(xué)者而言，不必貪多求快、貪大求全，一定要認(rèn)真揣摩實(shí)例K文件的含義，學(xué)會(huì)改寫K文件為自己的算例求解提供方便，“真正的LS-DYNA用戶自己編寫K文件，聰明的LS-DYNA用戶改寫別人的K文件”。

由于教學(xué)、科研任務(wù)繁重，成書時(shí)間倉(cāng)促，加之水平有限，不當(dāng)之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正（可發(fā)郵件到：liyuchunmail@sina.com、sdyyds2004@sina.com）。

編 者

2005年12月

江蘇•南京

前言
第1章 LS-DYNA簡(jiǎn)介 1
1.1 有限元思想 1
1.2 LS-DYNA發(fā)展概況 4
1.3 LS-DYNA功能特點(diǎn) 5
1.4 ANSYS 10.0/LS-DYNA計(jì)算流程 21
第2章 電子產(chǎn)品分析 35
2.1 電子產(chǎn)品分析概述 35
2.1.1 問題種類 36
2.1.2 典型分析 37
2.2 電視機(jī)殼體跌落分析 40
2.2.1 問題描述 40
2.2.2 求解分析 41
2.2.3 計(jì)算步驟 42
2.2.4 輸入文件 49
2.2.5 后處理 53
2.3 手機(jī)殼體振動(dòng)分析 56
2.3.1 問題描述 56
2.3.2 求解分析 57
2.3.3 輸入文件 58
2.3.4 后處理 59
2.4 電路板受力分析 63
2.4.1 問題描述 63
2.4.2 求解分析 64
2.4.3 輸入文件 65
2.4.4 后處理 69
第3章 接觸碰撞分析 72
3.1 接觸碰撞分析概述 72
3.1.1 接觸碰撞的類型 72
3.1.2 接觸碰撞的基本算法 73
3.1.3 接觸界面定義及控制 78
3.1.4 接觸分析注意事項(xiàng) 87
3.1.5 接觸分析相關(guān)關(guān)鍵字 88
3.2 長(zhǎng)桿彈體侵徹靶板分析 112
3.2.1 問題描述 112
3.2.2 求解分析 112
3.2.3 輸入文件 113
3.2.4 后處理 116
3.3 簡(jiǎn)易汽車碰撞分析 119
3.3.1 問題描述 119
3.3.2 求解分析 120
3.3.3 輸入文件 120
3.3.4 后處理 125
3.4 氣囊展開分析 128
3.4.1 問題描述 128
3.4.2 求解分析 129
3.4.3 輸入文件 129
3.4.4 后處理 136
第4章 隱式分析 140
4.1 LS-DYNA隱式分析概述 140
4.1.1 隱式分析的特點(diǎn)和功能 140
4.1.2 隱式分析理論基礎(chǔ) 142
4.1.3 隱式分析相關(guān)關(guān)鍵字 150
4.1.4 隱式分析相關(guān)概念 163
4.2 汽車保險(xiǎn)杠受撞分析 170
4.2.1 問題描述 170
4.2.2 求解分析 171
4.2.3 輸入文件 173
4.2.4 后處理 176
4.3 手機(jī)殼體特征值分析 181
4.3.1 問題描述 181
4.3.2 求解分析 181
4.3.3 輸入文件 182
4.3.4 后處理 185
第5章 流構(gòu)耦合分析 188
5.1 流構(gòu)耦合分析概述 188
5.1.1 ALE方法簡(jiǎn)介 188
5.1.2 ALE方法理論基礎(chǔ) 190
5.1.3 ALE方法相關(guān)關(guān)鍵字 200
5.2 金屬擠壓成型分析 227
5.2.1 問題描述 227
5.2.2 求解分析 228
5.2.3 輸入文件 229
5.2.4 后處理 233
5.3 近水面爆炸效應(yīng)分析 235
5.3.1 問題描述 235
5.3.2 求解分析 235
5.3.3 輸入文件 237
5.3.4 后處理 242
5.4 水箱跌落分析 244
5.4.1 問題描述 244
5.4.2 求解分析 245
5.4.3 輸入文件 246
5.4.4 后處理 249
第6章 熱分析 252
6.1 熱傳導(dǎo)分析概述 252
6.1.1 如何應(yīng)用LS-DYNA進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析 252
6.1.2 熱傳導(dǎo)基本理論 254
6.1.3 熱傳導(dǎo)分析相關(guān)的關(guān)鍵字 257
6.1.4 典型的熱相關(guān)問題 271
6.2 熱固耦合分析 273
6.2.1 問題描述 273
6.2.2 建模分析 273
6.2.3 求解步驟 274
6.2.4 輸入文件 284
6.2.5 后處理 290
6.3 摩擦生熱問題 294
6.3.1 問題描述 294
6.3.2 求解分析 295
6.3.3 輸入文件 296
6.3.4 后處理 300
6.4 薄板沖壓的熱問題分析 303
6.4.1 問題描述 303
6.4.2 求解分析 303
6.4.3 輸入文件 304
6.4.4 后處理 309
第7章 不可壓縮流場(chǎng)分析 314
7.1 不可壓縮流場(chǎng)分析概述 314
7.1.1 不可壓縮流場(chǎng)分析的特點(diǎn) 314
7.1.2 不可壓縮流場(chǎng)分析的理論基礎(chǔ) 315
7.1.3 不可壓縮流分析相關(guān)關(guān)鍵字 324
7.2 不可壓縮流場(chǎng)實(shí)例分析 335
7.2.1 問題描述 335
7.2.2 求解分析 336
7.2.3 輸入文件 336
7.2.4 后處理 343
7.3 管鞘流動(dòng)分析 346
7.3.1 問題描述 346
7.3.2 求解分析 347
7.3.3 輸入文件 347
7.3.4 后處理 351
第8章 重啟動(dòng)分析 353
8.1 重啟動(dòng)分析概述 353
8.2 簡(jiǎn)單重啟動(dòng) 354
8.3 小型重啟動(dòng) 354
8.4 完全重啟動(dòng) 355
8.5 重啟動(dòng)分析關(guān)鍵字 355
8.6 重啟動(dòng)分析實(shí)例 358
8.6.1 改變載荷 358
8.6.2 改變速度 361
8.6.3 增加新的材料 366
第9章 自適應(yīng)網(wǎng)格方法 371
9.1 自適應(yīng)網(wǎng)格方法概述 371
9.2 h-adaptive方法和r-adaptive方法 372
9.3 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分實(shí)例 374
9.3.1 圓管碰撞 374
9.3.2 泰勒桿沖擊 379
9.3.3 彈體侵徹 384
第10章 SPH和EFG方法 389
10.1 無網(wǎng)格方法概述 389
10.2 SPH方法的特點(diǎn)和基本理論 392
10.3 SPH方法實(shí)例分析 394
10.3.1 彈體侵徹靶板的FE/SPH耦合計(jì)算 394
10.3.2 兩梁碰撞 416
10.4 EFG方法的特點(diǎn)和基本理論 420
10.5 EFG方法實(shí)例分析 422
附錄1 單位制 426
附錄2 LS-DYNA材料模型應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)類型 427
附錄3 LS-DYNA ver.970 rev.5434a（2005/01） 接觸類型一覽 430
附錄4 金屬在大變形、高應(yīng)變率和高溫條件下的本構(gòu)模型和數(shù)據(jù) 432
參考文獻(xiàn) 433本書全面介紹了大型非線性有限元程序LS-DYNA的接觸碰撞、隱式分析、熱傳遞、流固耦合、不可壓縮流場(chǎng)、自適應(yīng)網(wǎng)格、重啟動(dòng)、SPH及EFG方法等功能的基本理論，詳細(xì)解釋相關(guān)關(guān)鍵字的含義和使用方法及注意事項(xiàng)，并對(duì)ANSYS/LS-DYNA在諸多工程領(lǐng)域的應(yīng)用給出相應(yīng)的分析實(shí)例，內(nèi)容涉及電路板受力分析、手機(jī)殼體振動(dòng)分析、水下爆炸分析、汽車碰撞分析、氣囊展開分析、水箱跌落分析、彈丸侵徹分析、摩擦生熱分析、振動(dòng)模態(tài)分析、金屬成形、薄板沖壓等。本書算例模型準(zhǔn)確，步驟簡(jiǎn)明扼要，可操作性強(qiáng)，讀者可以參照書中實(shí)例舉一反三。
本書可以作為理工科院校、科研院所相關(guān)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生、研究生及教師學(xué)習(xí)使用ANSYS／LS-DYNA的教材或參考用書，也可以作為汽車、國(guó)防軍工、電子、航空航天、土木、機(jī)械等行業(yè)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)ANSYS／LS-DYNA的參考資料。該書不僅可以為L(zhǎng)S-DYNA新用戶提供大量幫助，也可作為L(zhǎng)S-DYNA中高級(jí)用戶的參考用書。

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