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第1章 CAE与LS-DYNA的发展1

1.1 CAE技术及其发展2

1.2 LS-DYNA及其发展历程2

1.2.1 LS-DYNA的功能特点2

1.2.2 LS-DYNA的应用领域5

1.2.3 LS-DYNA的文件系统7

1.2.4 LS-DYNA分析的一般流程8

1.3 显式与隐式时间积分9

第2章 LS-DYNA的单元特性及定义12

2.1 ANSYS/LS-DYNA的单元特性13

2.1.1 LINK160杆单元13

2.1.2 BEAM161梁单元14

2.1.3 SHELL163薄壳单元17

2.1.4 SOLID164实体单元19

2.1.5 COMBI165弹簧阻尼单元21

2.1.6 MASS166质点质量单元22

2.1.7 LINK167缆单元23

2.2 定义显式动力单元24

2.2.1 过滤图形界面24

2.2.2 选择单元类型25

2.2.3 定义单元选项25

2.2.4 定义单元实常数25

2.3 简化积分与沙漏26

2.3.1 简化积分单元26

2.3.2 沙漏概述26

2.3.3 沙漏控制技术27

2.3.4 单元综合要点27

第3章 LS-DYNA材料模型及其选用29

3.1 材料定义流程30

3.1.1 图形用户界面（GUI）输入材料模型的流程30

3.1.2 用命令定义材料模型32

3.1.3 材料模型选择要点32

3.2 弹性材料模型33

3.2.1 线弹性材料33

3.2.2 非线性弹性模型36

3.3 非线性无弹性模型39

3.3.1 与应变率无关的各向同性材料模型39

3.3.2 与应变率相关的各向同性材料模型42

3.3.3 与应变率相关的各向异性材料模型47

3.3.4 考虑失效的材料模型51

3.3.5 弹塑性流体动力学材料模型53

3.3.6 粘弹塑性材料模型55

3.4 泡沫材料模型56

3.4.1 低密度闭合多孔的聚氨酯泡沫56

3.4.2 粘性泡沫材料模型57

3.4.3 低密度氨基甲酸乙酯泡沫58

3.4.4 可压扁泡沫材料模型59

3.4.5 正交异性可压扁Honeycomb蜂窝结构60

3.5 状态方程相关的材料模型62

3.5.1 线性多项式状态方程62

3.5.2 Gruneisen状态方程63

3.5.3 Tbbulated状态方程64

3.6 离散单元模型64

3.6.1 弹簧的材料模型64

3.6.2 阻尼器模型68

3.6.3 索模型69

3.7 刚性体模型69

第4章 建立几何实体模型71

4.1 常用的基本概念72

4.1.1 建模前的规划72

4.1.2 ANSYS/LS-DYNA的单位制72

4.1.3 ANSYS坐标系73

4.1.4 坐标系的激活与删除76

4.1.5 工作平面76

4.1.6 组件与组元77

4.1.7 工作环境设置79

4.2 ANSYS实体建模81

4.2.1 自底向上建模82

4.2.2 自顶向下建模84

4.2.3 布尔操作87

4.2.4 布尔运算失败时建议采取的一些措施91

4.2.5 其他常用实体建模方式92

4.2.6 图元的显示92

4.3 从CAD系统中导入实体模型93

4.3.1 生成IGES（．igs）格式文件93

4.3.2 ANSYS/LS-DYNA调IGES文件95

第5章 建立有限元模型98

5.1 设置单元属性99

5.1.1 为实体模型指定属性99

5.1.2 使用总体的属性设置100

5.1.3 修改单元属性100

5.2 控制网格密度101

5.2.1 智能网格划分101

5.2.2 单元尺寸控制101

5.2.3 单元类型控制102

5.2.4 网格类型控制102

5.2.5 改变网格105

5.3 网格拖拉与扫掠105

5.3.1 网格拖拉105

5.3.2 网格扫掠107

第6章 LS-DYNA的接触及其定义109

6.1 接触算法与接触类型110

6.1.1 常用基本概念110

6.1.2 LS-DYNA的接触算法111

6.1.3 LS-DYNA的接触类型112

6.2 接触界面的定义与控制115

6.2.1 定义接触界面115

6.2.2 列表和删除接触117

6.2.3 接触界面的控制选项118

6.2.4 穿透问题及解决措施120

6.2.5 接触分析注意问题120

第7章 载荷、初始条件和约束121

7.1 施加载荷122

7.1.1 定义数组参数、载荷曲线122

7.1.2 施加载荷123

7.2 施加初始条件124

7.3 施加约束125

7.3.1 施加约束126

7.3.2 施加转动约束126

7.3.3 滑动或周期性边界面约束126

7.3.4 无反射边界条件127

7.3.5 定义特殊约束127

7.4 点焊和阻尼控制127

7.4.1 点焊127

7.4.2 阻尼控制128

第8章 求解与求解控制129

8.1 求解基本参数设定130

8.1.1 计算时间控制130

8.1.2 输出文件控制133

8.1.3 高级求解控制135

8.1.4 输出K文件138

8.2 求解与求解监控138

8.2.1 求解过程描述138

8.2.2 求解监控139

8.2.3 求解中途退出的原因139

8.2.4 负体积产生的原因140

8.3 重启动141

8.3.1 新的分析141

8.3.2 简单重启动141

8.3.3 小型重启动142

8.3.4 完全重启动143

8.4 LS-DYNA输入数据格式143

8.4.1 关键字文件的格式143

8.4.2 关键字文件的组织关系144

第9章 ANSYS/LS-DYNA后处理146

9.1 ANSYS后处理147

9.1.1 通用后处理器POST1147

9.1.2 时间历程后处理器POST26151

9.2 LS-PREPOST后处理157

9.2.1 LS-PREPOST程序界面157

9.2.2 下拉菜单158

9.2.3 图形绘制158

9.2.4 图形控制区158

9.2.5 动画控制区158

9.2.6 主菜单160

9.2.7 鼠标键盘操作166

第10章 产品的跌落测试分析168

10.1 跌落测试分析概述169

10.2 跌落测试模块DTM169

10.2.1 DTM模块的启动169

10.2.2 跌落测试分析基本流程169

10.2.3 跌落测试分析参数设置171

10.3 PDA跌落测试分析173

10.3.1 启动DTM模块173

10.3.2 打开几何实体模型174

10.3.3 定义单元类型、实常数175

10.3.4 定义材料模型176

10.3.5 生成有限元模型177

10.3.6 生成PART181

10.3.7 定义接触182

10.3.8 跌落分析基本参数设置182

10.3.9 观察分析结果184

10.3.10 命令流实现186

第11章 板料冲压及回弹分析190

11.1 显式－隐式序列求解191

11.1.1 求解分析的显式部分192

11.1.2 为了进行隐式分析改变作业名192

11.1.3 关闭单元的形状检查192

11.1.4 转换单元类型193

11.1.5 修改隐式单元的几何形状194

11.1.6 移走不需要的单元194

11.1.7 重新定义边界条件194

11.1.8 输入应力194

11.1.9 进行隐式求解195

11.2 板料冲压成形模拟196

11.2.1 启动ANSYS/LS-DYNA196

11.2.2 定义单元类型、实常数、材料模型196

11.2.3 创建几何实体模型201

11.2.4 定义接触205

11.2.5 定义约束206

11.2.6 施加载荷208

11.2.7 求解控制与求解210

11.2.8 观察分析结果211

11.2.9 命令流实现214

11.3 回弹分析218

11.3.1 为了进行隐式分析改变作业名218

11.3.2 关闭单元的形状检查218

11.3.3 转换单元类型218

11.3.4 修改隐式单元的几何形状219

11.3.5 移走不需要的单元219

11.3.6 重新定义边界条件220

11.3.7 输入应力221

11.3.8 进行隐式求解221

11.3.9 检查回弹结果222

11.3.10 命令流实现223

第12章 鸟撞发动机风挡模式224

12.1 隐式－显式序列求解225

12.1.1 进行隐式求解225

12.1.2 为进行显式求解改变作业名225

12.1.3 改变单元类型226

12.1.4 移走额外约束228

12.1.5 写来自隐式分析的节点结果228

12.1.6 施加所需的接触、载荷条件228

12.1.7 初始化模型的几何形状228

12.1.8 进行显式分析229

12.2 鸟撞发动机风挡模拟229

12.2.1 进行隐式求解230

12.2.2 隐式求解的命令流实现242

12.2.3 为进行显式求解改变作业名248

12.2.4 改变单元类型、材料模型、实常数249

12.2.5 移走额外约束251

12.2.6 写来自隐式分析的节点结果251

12.2.7 施加所需的接触、载荷条件252

12.2.8 初始化模型的几何形状255

12.2.9 进行显式分析255

12.2.10 命令流实现257

12.2.11 后处理259

第13章 金属塑性成形模拟261

13.1 金属塑性成形数值模拟262

13.1.1 金属塑性成形数值模拟概述262

13.1.2 塑性成形有限元模拟优点262

13.1.3 塑性成形中的有限元方法263

13.2 楔横轧轧制成形模拟264

13.2.1 启动ANSYS/LS-DYNA264

13.2.2 定义单元类型、实常数、材料模型265

13.2.3 建立模具有限元模型270

13.2.4 定义接触279

13.2.5 定义约束280

13.2.6 定义载荷281

13.2.7 定义模具的质量中心282

13.2.8 求解控制与求解285

13.2.9 命令流实现287

13.2.10 后处理292

第14章 冲击动力学问题的分析295

14.1 薄壁方管屈曲分析296

14.1.1 启动ANSYS/LS-DYNA296

14.1.2 建立有限元模型296

14.1.3 定义接触301

14.1.4 定义边界条件302

14.1.5 施加冲击载荷306

14.1.6 求解控制设置308

14.1.7 求解及求解过程控制310

14.1.8 命令流实现310

14.1.9 后处理312

14.2 自适应网格方法概述314

14.2.1 h-adaptive方法315

14.2.2 r-adaptive方法317

14.2.3 开启网格自适应317

14.2.4 自适应网格高级控制318

14.3 薄壁方管的自适应屈曲分析320

14.3.1 创建PART320

14.3.2 开启网格自适应320

14.3.3 自适应网格高级控制321

14.3.4 命令流实现321

14.3.5 求解结果对比323

第15章 侵彻问题的分析325

15.1 LS-DYNA侵彻问题模拟概述326

15.1.1 侵彻问题的研究方法326

15.1.2 侵彻问题的数值模拟326

15.2 弹丸侵彻靶板分析327

15.2.1 启动ANSYS/LS-DYNA327

15.2.2 建立有限元模型328

15.2.3 定义接触335

15.2.4 定义边界条件336

15.2.5 定义弹丸初始速度338

15.2.6 求解控制设置339

15.2.7 求解及求解过程控制340

15.2.8 命令流实现341

15.2.9 后处理344

第16章 ALE、SPH高级分析348

16.1 ALE方法349

16.1.1 LAGRANGE、EULER、ALE方法349

16.1.2 ALE方法理论基础351

16.1.3 执行一个ALE分析354

16.2 无网格方法概述355

16.2.1 无网格方法基本思想356

16.2.2 无网格的发展历程356

16.2.3 无网格法的优缺点357

16.2.4 部分无网格方法简介358

16.3 SPH方法360

16.3.1 SPH法的本质360

16.3.2 SPH的基本理论360

16.3.3 LS-DYNAk中的SPH算法362

16.3.4 SPH主要的关键字说明364

附录Ⅰ 最常用的关键字367

附录Ⅱ 常用建模操作命令369