工程设计与分析系列:LS-DYNA有限元分析及仿真.pdf

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书籍描述

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(2)版式新颖,条理清晰,内容安排从基础到应用,实用性强。
(3)突出难点、技巧,每个参数结合实例讲解,便于读者实践操作,并融会贯通。
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作者简介
唐长刚,宁波大学工程力学博士,冲击动力学研究方向。主要研究内容:结构在冲击载荷下的力学响应及相应的数值分析方法。主要参与的项目有:桥梁防船撞装置的设计,大型船舶撞击桥墩的仿真技术等。

目录
第1章概述
1.1LS—DYNA软件简介
1.2操作界面
1.3LS—DYNA的操作步骤
1.3.1一个例题引出的问题
1.3.2LS—DYNA前处理软件
1.3.3LS—DYNA后处理软件
1.4入门引例——两杆的碰撞问题
1.4.1问题描述
1.4.2进入LS—DYNA前处理器
1.4.3建立模型
1.4.4划分单元
1.4.5工况设置
1.4.6求解设置
1.4.7后处理
1.5小结
第2章建立几何模型
2.1LS—DYNA模型分类
2.1.1实体模型
2.1.2板壳模型
2.1.3其他模型
2.2关键点的建立
2.3线的建立
2.4面的建立
2.5体的建立
2.6模型的删除
2.7由下到上建模
2.8由上到下建模
2.9复制与移动
2.10布尔运算
2.10.1分割
2.10.2相加
2.10.3胶结
2.10.4重叠
2.10.5分离
2.10.6相减
2.11实例1——建立空心体模型
2.12实例2——建立壳体模型
2.13实例3——复合梁的碰撞问题
2.14小结
第3章网格划分
3.1LS—DYNA单元类型
3.1.1实体单元
3.1.2板壳单元
3.1.3其他单元
3.2单元的选取
3.3单元的实常数
3.4单元属性定义
3.5单元的大小控制
3.6自由划分与映射单元
3.7单元的删除
3.8离散单元的设置
3.9工程实例1——金属物体坠落的碰撞问题
3.10工程实例2——复杂物体的网格划分
3.11工程实例3——管道受横向撞击时的变形过程
3.12小结
第4章接触
4.1LS—DYNA接触类型
4.1.1单面自动接触
4.1.2面面自动接触
4.2生成零件(Part)
4.3生成部件(Component)
4.4接触类型的选取
4.5删除接触
4.6边界条件与初速度
4.7工程实例1——球面与平板的接触
4.8工程实例2——柱壳与球壳的自动接触
4.9工程实例3——控制沙漏
4.10小结
第5章载荷
5.1载荷的分类
5.2建立载荷数组
5_3给Component施加载荷
5.4给刚体施加载荷
5.5删除载荷
5.6工程实例1——应力波在杆中的传播
5.7工程实例2——刚性板压缩圆管
5.8小结
第6章刚体
6.1刚体的作用
6.2应用刚体时的注意事项
6.3刚体材料的选取与约束的设定
6.4初始条件设置
6.5工程实例——落锤冲击方管的过程
6.6小结
第7章重启动
7.1重启动的作用
7.2重启动的分类
7.3查看计算时间
7.4写重启动文件
7.5k文件的修改
7.6进入重启动
7.7工程实例1——简单重启动的操作方法
7.8工程实例2——小型重启动的操作方法
7.9工程实例3——使用k文件修改仿真模型的方法
7.10小结
第8章后处理
8.1LS—PREPOST后处理软件
8.2操作界面
8.3k文件的导入
8.4导入后处理文件
8.5视频设置
8.6视频输出
8.7查看各种结果
8.8图片编辑
8.9输出数据文件
8.10工程实例1——圆管撞击方管
8.11工程实例2——双层同心圆柱撞击方管
8.12小结
第9章综合实例A
9.1综合实例I——船舶撞击桥墩
9.1.1问题描述
9.1.2进入LS—DYNA前处理器
9.1,3建立模型
9.1.4划分单元
9,1.5工况设置
9.1.6求解设置
9.1.7后处理
9.2综合实例2——电子产品跌落分析
9.2.1问题描述
9.2.2进入LS—DYNA前处理器
9.2.3建立模型
9.2.4划分单元
9.2.5工况设置
9.2.6求解设置
9.2.7后处理
9.3小结
第10章综合实例B
10.1综合实例1——高层框架结构抗震分析
10.1.1问题描述
10.1.2进入LS—DYNA前处理器
10.1.3完善模型
10.1.4划分单元
10.1.5工况设置
10.1.6求解设置
10.1.7后处理
10.2综合实例2——板壳冲压成型
10.2.1问题描述
10.2.2进入LS—DYNA前处理器
10.2.3完善模型
10.2.4划分单元
10.2.5工况设置
10.2.6求解设置
10.2.7后处理
10.3小结

序言
前 言
LS-DYNA是目前公认的最优秀的显性动力分析有限元软件。该软件特别适合于求解结构的非线性高速碰撞、爆炸等动态冲击问题。LS-DYNA程序可以高效地处理几何非线性、材料非线性及接触非线性。该程序强于使用Lagrange算法进行显示结构动力分析,程序也兼有ALE和Euler算法、隐式分析功能、热分析和流体-固体耦合分析功能、静力分析功能。LS-DYNA程序具有丰富的材料库、接触算法,可以满足大量科学与工程仿真分析的需要。目前,LS-DYNA软件广泛应用于工程领域。
本书共有10章。第1章为概述,介绍LS-DYNA的总体功能,并通过一个实例演示了使用LS-DYNA进行仿真分析的完整过程(包括前处理、求解、后处理)。第2章~第6章分别介绍前处理的几个主要部分:第2章介绍建立几何模型的方法,第3章介绍网格划分的知识,第4章介绍接触设置,第5章介绍载荷,第6章介绍刚体方面的知识。在这些章节中,作者首先简要介绍相关知识点,紧接着用实例来提高学习者的软件使用技能。每一章都有一个具有完整前处理操作过程的例题(有的还有后处理过程)。这样就使得学习者不但能对相关知识点进行有重点的练习,还能不断地提高整体建模技能,不断熟悉仿真分析的全过程。第7章介绍求解过程中非常有用的重启动功能。第8章详细介绍后处理软件LS-PREPOST。第9章由两个工程实例提出在实际应用中需要注意的问题。第10章通过两个工程实例进一步演示了前处理软件的使用方法及功能细节。
各章节循序渐进地介绍软件的操作方法。每一章的例题都具有独立性,读者可以单独上机演练各个例题。各个例题附有充足的演示图片及简要的文字说明。作者结合实例逐步介绍与软件设置相关的一些重要概念,以便读者对相关设置有清晰的理解。
本书使用ANSYS 14.0软件包中的ANSYS/LS-DYNA模块进行仿真分析的前处理和求解,使用LS-PREPOST 3.2软件进行后处理。为了照顾使用低版本ANSYS的用户,本书作者用ANSYS 10.0软件包中的ANSYS/LS-DYNA模块对书中的所有例题进行了前处理或求解。对于ANSYS 10.0与ANSYS 14.0中的少量不同之处作者在相关例题中给出了简要说明。为了不引起混乱,本书默认使用kg-m-s制国际单位。
本书主要由唐长刚完成,参加本书编写和光盘开发的还有谢龙汉、林伟、魏艳光、林木议、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、李翔、莫衍、朱小远、唐培培、耿煜、尚涛、邓奕、张桂东、鲁力、刘文超、刘新东等,同时也非常感谢拓技工作室其他成员的帮助和支持。由于时间仓促,书中难免有疏漏之处,请读者谅解。

编著者

文摘
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3.2 单元的选取
在LS—DANY中,单元选取是否适当直接影响模拟结果质量的准确性和计算时间的长短。这里有必要介绍各种常用单元的使用场合。作者结合自己的经验,用具体的实例说明各种单元的特点。
实体单元“2D Solid 162”。该单元只能用于二维平面分析。由于该单元的使用范围有限及算法精度的缺陷,这种单元在工程中很少使用。即使工程中需要分析二维平面问题,也往往使用“3D Solid 164”单元。比如,可以用单层的“3D Solid 164”单元加上适当的边界条件来模拟平面问题,这样处理不但计算速度快,而且得到的结果也更准确(与使用“2DSolid 162”单元相比)。
实体单元“3D Solid 164”可以用于很多场合。它可以有效地模拟各种形状不规则的实体,精确分析应力和应变等。下面用两个例子说明其用法。
如图3—99所示为模拟硬度计对金属材料的挤压过程及金属材料的回弹,四棱锥形的硬度计压头挤压金属试件表面,压头附近的金属发生变形产生流动(图中只给出一个截面)。这里四棱锥与金属试件都适合于用实体单元来模拟。使用实体单元可以精确地给出几何尺寸,且只要单元足够细密,就可以较为准确地得到各处的应力和应变。
再例如,分析钢箱梁支座处的局部变形和应力,单元的选择需要根据情况而定。比如,分析钢箱梁整体结构的变形时可用板壳单元(Thin Shell 163),这既不损失计算精度还可节省计算时间,但如要分析钢箱梁支座处的局部变形及应力情况,最好用“3D Solid164”,这样可以得到更多的信息,如沿板厚的应力情况、焊点的应力应变等。

内容简介
LS-DYNA软件广泛应用于工程领域,它非常适合分析结构冲击、爆炸等问题。本书共分为10章, 介绍了LS-DYNA软件的基本功能和使用方法,主要包括几何模型的建立、网格划分、接触、载荷、刚体、重启动、后处理及工程应用实例。对于各个知识点本书通过实例进行说明,且实例中有简明叙述与充足的演示图片。本书中的相关例题皆为在ANSYS 14.0软件包中ANSYS/LS-DYNA模块里进行前处理和求解计算,在LS-PREPOST 3.2中进行后处理。
书中实例由浅入深,实用性强,而且配套光盘中有实例操作过程的视频讲解,既可方便初学者快速入门,又能为有一定基础的读者提供实际的应用指导。

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