Hypermesh對ls-dyna的前處理

2017-05-13  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

Hypermesh對ls-dyna的前處理是基于關(guān)鍵字的,同時(shí)又結(jié)合了其本身強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能,因此無疑是前處理的一大利器。下面我就通過一個(gè)簡單的沖桿撞擊的例子簡單說明下如何實(shí)現(xiàn)這一流程。

★分析問題

復(fù)合靶板上部分是一較厚的軟性材料,下部分是一較薄的剛性材料。鋼球視為剛性體,分析該鋼球以一較大的速度沖擊靶板整個(gè)過程中的應(yīng)力分布和速度曲線。

注意:由于主要是為說明前處理的流程,所以模型的尺寸和材料等參數(shù)的設(shè)置主要是為了降低分析成本來定義的,與實(shí)際出入較大,故不給出具體的數(shù)值了。

有限元模型對稱處理

該部分屬于前處理的基礎(chǔ)部分,因此不做細(xì)致說明。中間部分細(xì)化是為了使失效部分更加平滑。

材料定義

Mat20是剛性材料,關(guān)鍵字為*mat_rigid,主要參數(shù)有密度,弾性模型,泊松比和位移約束。

cmo用于選擇約束的類型,總體坐標(biāo)系約束,局部坐標(biāo)系約束還是不進(jìn)行約束。

con1與con2為相應(yīng)坐標(biāo)系下的平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)位移約束方式

定義好鋼球的剛性材料以后,我們繼續(xù)定義另外兩種材料,分別為mat1彈性材料與mat3塑性動(dòng)力材料,關(guān)鍵字分別為*mat_elastic與*mat_plastic kinematic。

理想彈性材料就不說了,塑性動(dòng)力材料本構(gòu)的主要參數(shù)有密度,彈性模量,泊松比,屈服極限,切線模型,硬化指數(shù),應(yīng)變率指數(shù),失效行為,率效應(yīng)公式。這里由于需要模擬上層材料的失效因此設(shè)置0.8的失效參數(shù),表示單元在屈服以后再被拉長0.8倍就被“處理掉”。

單元定義

單元定義的關(guān)鍵字是*section開頭的,實(shí)體單元就是*section_solid。

Elform是實(shí)體單元算法選擇,一般使用默認(rèn)的常應(yīng)變單點(diǎn)積分算法適合大部分情況。

Part定義

定義好鋼球的part以后,然后定義上靶板和下靶板的part

工況定義

本文中工況主要有三種,即鋼球初始速度,上下靶板的外周固定,上下靶板的對稱約束。

約束的定義使用analysis面板下的constraints進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的約束。

初始速度使用tool-create cards-initial-*initial_velocity_generation定義

分別選擇定義初速度的part與速度的方向和大小

接觸定義

同樣,接觸定義的關(guān)鍵字也是在tool-create cards-contact中定義,分別選擇兩個(gè)*contact_automatic_surface to surface卡片,分別進(jìn)行如下設(shè)置:

第一個(gè)定義的是侵蝕接觸類型(未完全顯示),動(dòng)靜摩擦系數(shù)的設(shè)定按照實(shí)際以及help中給予的曲線公式進(jìn)行合理設(shè)定即可,具體各個(gè)參數(shù)的含義通過查詢關(guān)鍵字手冊中的侵蝕接觸即可。該接觸能夠在已經(jīng)侵蝕的表面重新創(chuàng)建接觸對,因此不會(huì)出現(xiàn)表面單元失效后無阻貫穿的情況。

第二個(gè)定義的就是普通的面面接觸

控制卡片定義

為了節(jié)約篇幅,控制卡片我就不仔細(xì)說明,從上到下依次是分析時(shí)間設(shè)定,時(shí)間步設(shè)定,能量控制,接觸參數(shù)控制,云圖輸出控制,體積粘性控制以及沙漏控制。當(dāng)然,如果用戶想要定義其他的求解輸出只需要通過相應(yīng)的關(guān)鍵字進(jìn)行定義即可。

導(dǎo)出求解

上述全部定義完成以后,導(dǎo)出為ls-dyna的關(guān)鍵字文件,由ls-dyna主程序讀取并求解。鑲嵌于ansys內(nèi)部的ls-dyna容易崩潰,建議額外下載dyna主程序進(jìn)行求解。

后處理

后處理可以使用ls-dyna專用的pre-post來實(shí)現(xiàn),但是今天我要使用的是hyperview,是hyperworks專用的后處理模塊,其云圖和曲線圖處理功能十分強(qiáng)大。

打開hyperview直接讀取ls-dyna求解完成的d3plot文件,hyperview會(huì)自動(dòng)讀取后面一連串的結(jié)果文件,下面分別是不同時(shí)刻的米塞斯應(yīng)力云圖

0.1ms時(shí)刻米塞斯應(yīng)力云圖和變形圖

0.2ms時(shí)刻米塞斯應(yīng)力云圖和變形圖

1ms時(shí)刻米塞斯應(yīng)力云圖和變形圖

2ms時(shí)刻米塞斯應(yīng)力云圖和變形圖

底下鋼板的米塞斯應(yīng)力曲線(左)與鋼球的速度曲線(右)

至此整個(gè)流程都說完了,但是我還要額外補(bǔ)充下面這張圖(摘自白金澤前輩的ls-dyna3D理論基礎(chǔ)與實(shí)例分析)

如果說要知道如何在精度與求解速度之間求得平衡,上面的內(nèi)容無疑是最強(qiáng)大的法寶。對于初學(xué)者,我覺得完全沒有必要找到精確的材料屬性去學(xué)習(xí),這樣很可能浪費(fèi)大量時(shí)間去計(jì)算一個(gè)可能不滿意的結(jié)果。我寧愿通過合理設(shè)置將求解速度加快100倍得到一個(gè)不精確的結(jié)果(但是我可以學(xué)會(huì)100種操作)也不愿意花幾個(gè)小時(shí)去算一個(gè)我完全沒有把握能否收斂的結(jié)果,這也是快速入門的一個(gè)技巧吧。但是一旦問題轉(zhuǎn)入工程性需要負(fù)責(zé)任的問題,那就不管花多大代價(jià),都要力求得到最好的分析結(jié)果。

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