ANSYS/LS-DYNA動力分析方法與工程實例（第二版）

第二版前言

  LS-DYNA是功能齊全的顯式動力分析軟件，可以模擬各種復雜的非線性動態(tài)過程。本書第一版結(jié)合ANSYS前處理系統(tǒng)地介紹了LS-DYNA顯式動力分析方法，包括軟件操作、算法原理和工程應(yīng)用等方面的問題。

  本書第一版出版以來，很多熱心讀者提出了很多寶貴意見和建議，這是促使我們進行這次修訂的動力。本次改版保持了原書以LS-DYNA關(guān)鍵字為主線、內(nèi)容安排上由淺入深等寫作特點，在以下方面進行了改進：

1．考慮到LS-DYNA關(guān)鍵字的重要性，適當增加了關(guān)鍵字及其輸入?yún)��?shù)等方面的解釋。這在本版的第6章、第8章等得到體現(xiàn)。

2．在第10章的材料模型部分增加了一些對相關(guān)參數(shù)的說明，提供了一些定義常用材料模型及其參數(shù)的范例。

3．刪去了前一版過于簡單的一些例題，重新設(shè)計了一些新的例題，適當增加了例題的復雜程度。

4．適當增加了一些軟件操作技巧等方面的介紹。對于使用程序過程中可能出現(xiàn)的常見問題，在正文中以“注意”強調(diào)一些相關(guān)的要點。

5．對程序操作方面的知識點多采用列表的形式，以增加相關(guān)內(nèi)容的系統(tǒng)性和條理性，使相關(guān)的章節(jié)更具可讀性。

6．調(diào)整了附錄中的部分內(nèi)容。對第一版中文字錄入等方面的錯誤作了更正。

  本版內(nèi)容組織上仍然分為三篇，內(nèi)容安排上由淺入深。

第1篇以ANSYS/LS-DYNA的基本操作過程作為主線，結(jié)合一個空心金屬殼沖擊剛性平臺的演示性例子進行講解。目的是幫助具有ANSYS使用基礎(chǔ)的讀者盡快掌握LS-DYNA顯式動力分析的基本概念和方法。

第2篇是學習LS-DYNA的提高篇，旨在引導讀者系統(tǒng)學習LS-DYNA的關(guān)鍵字文件，掌握LS-PREPOST后處理器的使用方法，進一步了解LS-DYNA程序的算法原理和分析選項、各類單元的特性以及各種材料模型。

第3篇為分析實例篇，向讀者提供了一系列LS-DYNA顯式動力分析的例題，內(nèi)容涉及到金屬結(jié)構(gòu)沖擊屈曲分析、打樁施工過程中樁身的動應(yīng)力分析、高速彈丸侵徹厚鋼板、框架結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和連續(xù)倒塌分析、帶泡沫包裝電路板的跌落分析、巖土介質(zhì)中的爆炸等具體問題。注意到初學人員學習中可能遇到的問題，書中例題的復雜程度都比較適中，這有助于初學者打好LS-DYNA分析的基礎(chǔ)。

  在本書編寫過程中參考了大量與非線性動力學理論和數(shù)值分析方面相關(guān)的書籍和資料，其中包括LS-DYNA的理論手冊以及關(guān)鍵字手冊。在書后的參考文獻中列出了一些主要的參考資料，但還有很多未能專門列出，在這里一并向相關(guān)單位和個人的工作表示衷心的感謝。

  本版的修訂工作主要由尚曉江、蘇建宇、王化鋒等完成，本書第一版的部分作者也積極參與了相關(guān)章節(jié)的修訂工作，他們是魏久安、趙海峰、石偉興、李文穎、聶慧萍、盧靖、蔣迪、袁志達、邱峰、楊海波、潘冠群、李德聰、史雪松、張永芳、王惠平、楊偉、劉金興、張炯曦等。梁興、王海彥、魯小星等為本次修訂提供了一些工程算例資料，喬繼延博士后在本書編寫過程中幫助作者解決了一些技術(shù)問題，龍麗平博士為本次修訂提供了很好的建議，一并在此致謝。此外，還要感謝中國水利水電出版社的編輯人員為本書出版而付出的辛勤勞動。

  由于編寫時間倉促和編寫者認識水平的局限，書中不當或錯誤之處在所難免，歡迎讀者朋友批評指正。編者聯(lián)系方式E-mail：shj_cas@sina.com。

第二版前言
第一版前言
第1篇  基礎(chǔ)學習篇
第1章  ANSYS/LS-DYNA基礎(chǔ)知識 2
1.1  LS-DYNA程序的發(fā)展歷程 2
1.2  LS-DYNA程序的分析能力與工程應(yīng)用 3
1.2.1  LS-DYNA的分析能力概述 3
1.2.2  LS-DYNA的行業(yè)應(yīng)用案例 4
1.3  LS-DYNA關(guān)鍵字文件的基本概念 9
1.3.1  什么是 LS-DYNA關(guān)鍵字文件 9
1.3.2  關(guān)鍵字文件的輸入格式與組織關(guān)系 10
1.4  LS-DYNA顯式算法的基本概念 10
1.5  ANSYS/LS-DYNA分析環(huán)境簡介 12
1.5.1  ANSYS/LS-DYNA的啟動及分析環(huán)境界面 12
1.5.2  ANSYS/LS-DYNA的兩種操作方式和分析流程 14
1.5.3  ANSYS/LS-DYNA的程序組織和文件系統(tǒng) 15
第2章  顯式動力分析模型的創(chuàng)建 19
2.1  顯式分析建模流程及注意事項 19
2.1.1  顯式建模的一般流程 19
2.1.2  建模需要注意的問題 20
2.2  顯式分析建模的基本概念 21
2.2.1  組元、PART及PART集 21
2.2.2  剛體的概念 23
2.2.3  協(xié)調(diào)單位系統(tǒng) 24
2.3  單元及材料定義 24
2.3.1  定義單元類型及選項 25
2.3.2  定義分析所需的材料模型 27
2.4  幾何模型的建立 28
2.4.1  ANSYS建模坐標系統(tǒng)及工作平面 28
2.4.2  由底向上建立幾何模型 30
2.4.3  實體建模與各種實體操作 33
2.5  劃分網(wǎng)格、建立PART及定義接觸 39
2.5.1  網(wǎng)格的劃分 39
2.5.2  PART及接觸的定義 43
2.6  一個演示性的例子??模型的建立 45
2.6.1  問題描述與分析的規(guī)劃 45
2.6.2  創(chuàng)建分析模型 46
2.6.3  定義接觸面 49
第3章  載荷、約束與邊界條件 53
3.1  顯式分析載荷的施加 53
3.1.1  顯式分析載荷的類型 53
3.1.2  載荷曲線及加載坐標系 54
3.1.3  施加顯式分析的載荷 56
3.2  施加初始條件 58
3.3  施加邊界條件 59
3.4  施加約束條件 62
3.5  一個演示性的例子（續(xù)）??加載 65
第4章  顯式分析求解 68
4.1  分析的基本參數(shù)設(shè)定 68
4.1.1  設(shè)定LS-DYNA的計算終止條件 68
4.1.2  顯式分析參數(shù)控制選項 69
4.1.3  計算過程中文件的輸出控制 71
4.2  LS-DYNA求解過程與重啟動 73
4.2.1  遞交求解的方法 73
4.2.2  求解過程的監(jiān)控 75
4.2.3  重啟動 76
4.3  一個演示性的例子（續(xù)）??求解 78
第5章  ANSYS后處理 80
5.1  顯式分析后處理概述 80
5.2  通用后處理器POST1的使用 81
5.3  時間歷程后處理器POST26的使用 81
5.3.1  時間歷程變量觀察器 81
5.3.2  POST26的后處理過程 84
5.3.3  讀取ASCII結(jié)果信息 86
5.4  報告生成器Report Generator的使用 87
5.5  一個演示性的例子（續(xù)）??后處理 87
第2篇  深入提高篇
第6章  常用LS-DYNA關(guān)鍵字簡介 94
6.1  幾何信息關(guān)鍵字 94
6.1.1  節(jié)點關(guān)鍵字 94
6.1.2  單元關(guān)鍵字 95
6.2  PART、材料及單元選項關(guān)鍵字 97
6.2.1  定義部件的關(guān)鍵字段 97
6.2.2  定義材料的關(guān)鍵字段 97
6.2.3  定義單元選項的關(guān)鍵字段 98
6.3  接觸定義關(guān)鍵字 103
6.4  初始條件、邊界條件與載荷關(guān)鍵字 104
6.5  約束以及焊點定義關(guān)鍵字 106
6.6  求解控制及其他常用關(guān)鍵字 107
6.7  關(guān)鍵字編輯與修改 108
6.8  關(guān)鍵字文件舉例 109
第7章  LS-PREPOST后處理 114
7.1  LS-PERPOST概述與基本工作環(huán)境 114
7.1.1  LS-PREPOST功能概述 114
7.1.2  LS-PREPOST程序界面說明 115
7.1.3  鼠標鍵盤操作 116
7.2  下拉菜單的功能 116
7.3  圖形繪制區(qū)域 118
7.4  常用的顯示控制按鈕 119
7.5  動畫播放控制臺的使用 120
7.6  主菜單的常用操作 121
7.6.1  Fcomp菜單 121
7.6.2  SelPar菜單 123
7.6.3  Ident菜單 124
7.6.4  History菜單 124
7.6.5  Color菜單 126
7.6.6  Splitw菜單 127
7.6.7  Output菜單 128
7.6.8  ASCII菜單 128
第8章  LS-DYNA常用算法及特殊分析選項 129
8.1  三維SOLID單元的基本顯式算法 129
8.1.1  基本方程和控制條件 129
8.1.2  有限元空間離散 130
8.1.3  顯式時間積分與時步控制 134
8.2  LS-DYNA的動態(tài)接觸算法簡介 135
8.2.1  基本概念及方法概述 135
8.2.2  各種接觸類型的特性 137
8.3  沙漏以及積分步長的控制 138
8.3.1  沙漏控制技術(shù) 138
8.3.2  質(zhì)量縮放與混合時間積分 139
8.4  ALE和Euler方法及流固耦合簡介 140
8.5  自適應(yīng)網(wǎng)格劃分及SPH算法簡介 143
第9章  LS-DYNA的單元特性 145
9.1  顯式單元概述 145
9.2  桿件結(jié)構(gòu)單元 146
9.3  2-D及3-D實體單元 149
9.4  薄殼單元 152
9.5  質(zhì)量、彈簧以及阻尼單元 153
第10章  LS-DYNA的材料模型 157
10.1  ANSYS/LS-DYNA材料模型概述 157
10.2  彈性材料模型 158
10.2.1  線彈性材料模型 158
10.2.2  非線性彈性材料模型 160
10.3  塑性材料模型 162
10.4  狀態(tài)方程及相關(guān)的材料模型 171
10.5  離散單元模型 173
10.5.1  彈簧的材料模型 173
10.5.2  阻尼器模型 177
10.5.3  索模型 178
10.6  剛性體模型 179
第3篇  分析實例篇
第11章  沖擊動力問題的仿真分析 182
11.1  LS-DYNA分析沖擊動力問題的注意事項 182
11.2  打樁過程中樁身的動應(yīng)力分析 183
11.2.1  問題描述與分析過程規(guī)劃 183
11.2.2  建模與計算 183
11.2.3  結(jié)果后處理及分析 191
11.3  薄壁鋼管在軸向沖擊作用下的屈曲 196
11.3.1  建立分析模型 196
11.3.2  分析選項設(shè)置與遞交求解 202
11.3.3  結(jié)果觀察與分析 206
第12章  侵徹動力問題的分析 208
12.1  LS-DYNA模擬侵徹問題的一般方法 208
12.2  分析實例：鋼彈丸以一定角度斜侵徹厚鋼板 209
12.2.1  問題描述與分析過程規(guī)劃 209
12.2.2  建立分析模型 210
12.2.3  遞交求解與結(jié)果分析 226
第13章  LS-DYNA建筑工程應(yīng)用實例 235
13.1  LS-DYNA在建筑工程中的應(yīng)用概述 235
13.2  多層框架結(jié)構(gòu)的彈性時程分析例題 236
13.2.1  問題描述與分析過程規(guī)劃 237
13.2.2  建模與加載 237
13.2.3  求解與結(jié)果分析 242
13.3  多層平面鋼框架連續(xù)倒塌仿真算例 247
13.3.1  問題描述與分析過程規(guī)劃 248
13.3.2  建模與求解 248
13.3.3  結(jié)果后處理及分析 259
第14章  工業(yè)產(chǎn)品的跌落過程仿真 262
14.1  跌落測試數(shù)值仿真概述 262
14.2  ANSYS/LS-DYNA跌落測試模塊DTM 263
14.3  跌落分析例題??帶泡沫包裝電路板的跌落分析 266
14.3.1  建立對象模型 267
14.3.2  參數(shù)設(shè)置與計算 280
14.3.3  觀察分析結(jié)果 283
第15章  工程爆破問題的仿真分析 286
15.1  爆炸問題數(shù)值模擬概述 286
15.2  土中爆炸擴腔過程的數(shù)值模擬 288
15.2.1  分析過程的規(guī)劃 288
15.2.2  建模以及求解 289
15.2.3  觀察分析結(jié)果 302
附錄A  ED命令與LS-DYNA關(guān)鍵字的對應(yīng)關(guān)系 305
附錄B  常用ANSYS建模命令參考 308
附錄C  APDL語言簡介 318
附錄D  常用材料模型及關(guān)鍵字 323
附錄E  協(xié)調(diào)單位及導出方法 325
參考文獻 326

1. Ansys Workbench結(jié)構(gòu)分析熱點解析 [牛海峰 ]
2. 由淺入深精通LS-DYNA（第二版） [辛春亮 李彥君 王 偉 李國杰]
3. ANSYS Workbench在壓力容器分析中的應(yīng)用與技術(shù)評論 [欒春遠 編著]
4. 基于ANSYS的復合材料有限元分析和應(yīng)用（第二版） [李占營 張承承 李成良 編著]
5. ANSYS AQWA進階應(yīng)用 [高巍 董璐 編著]
6. 由淺入深精通LS-DYNA [辛春亮 涂建 王俊林 孫富韜 ]
7. ANSYS SCADE Suite建模基礎(chǔ) [荊華 沈軼燁]
8. ANSYS AQWA軟件入門與提高 [主編 高巍]
9. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實例（第二版） [李占營 闞川 等編著]
10. ANSYS解讀ASME分析設(shè)計規(guī)范與開孔補強 [欒春遠 編著]
11. 基于ANSYS的復合材料有限元分析和應(yīng)用 [李占營 闞川 張承承 編著]
12. ANSYS Icepak進階應(yīng)用導航案例 [王永康　張義芳　編著]
13. ANSYS SpaceClaim直接建模指南與CAE前處理應(yīng)用解析 [王偉達 黃志新 李苗倩 編著]
14. ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)工程高級應(yīng)用 [劉笑天]
15. ANSYS結(jié)構(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)用（第三版） [尚曉江 邱峰]
16. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實例 [張濤 等編著]
17. ANSYS Workbench基礎(chǔ)教程與實例詳解（第二版） [浦廣益]
18. ANSYS非線性有限元分析方法及范例應(yīng)用 [張洪偉 高相勝 張慶余 編著]
19. ANSYS信號完整性分析與仿真實例 [房麗麗 編著]
20. 壓力容器全模型ANSYS分析與強度計算新規(guī)范 [欒春遠 編著]
21. ANSYS 13.0 Workbench數(shù)值模擬技術(shù) [許京荊]
22. ANSYS二次開發(fā)及應(yīng)用實例詳解 [師訪]
23. ANSYS流固耦合分析與工程實例 [宋學官 蔡林 張華 編著]
24. ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分技術(shù)實例詳解 [紀兵兵 陳金瓶]
25. ANSYS 10.0工程電磁分析技術(shù)與實例詳解 [閻照文]
26. ANSYS土木工程應(yīng)用實例（第三版） [何本國 主 編]
27. ANSYS Workbench 12基礎(chǔ)教程與實例詳解 [浦廣益 編著]
28. ANSYS工程分析進階實例（修訂版） [包陳 王呼佳 主編]
29. ANSYS 10.0/LS-DYNA基礎(chǔ)理論與工程實踐 [李裕春 時黨勇 趙遠 編著]
30. ANSYS在機械與化工裝備中的應(yīng)用（第二版） [余偉煒 高炳軍 主編 陳洪軍 王呼]