1、第 11 章,隐式-显式序列求解,001322 10 JAN 2000 11-2,本章目标,在完成本章的学习以后, 应能执行隐式显式的序列求解 1. 定义隐式显式序列求解的意义 2. 隐式显式序列求解指南 3.描述需要进行隐式显式求解的典型应用 4. 详细描述隐式显式求解的基本步骤,001322 10 JAN 2000 11-3,隐式显式序列求解,隐式显式序列求解是指使用隐式求解器得到模型的初始应力，然后在显式动力分析之前将它们加到结构上. 初应力经常叫做“预载荷”, 当它们影响被分析结构的动力响应时被包含在显式分析中. 隐式显式求解技术能用于任何ANSYS/LS-DYNA单元 (单元160-
2、167) 和与它们对应的隐式单元. 在隐式分析阶段, 仅用于显式求解的单元应被完全约束住. 许多使用ANSYS/LS-DYNA进行分析的结构受有预载荷. 如果不能确定预载荷是否影响系统的动态响应, 进行隐式显式序列求解.,001322 10 JAN 2000 11-4,隐式显式求解 描述,不象显式隐式求解被局限于金属成形过程, 隐式显式过程能广泛用于初应力影响动态响应的工程问题中. 在隐式显式求解中,来自ANSYS隐式求解的节点位移和转动被自动写到 ANSYS/LS-DYNA 动力松弛文件中 (drelax). 隐式显式序列求解的隐式部分仅能用于小应变和线性材料. 在详细描述怎样在ANSYS/
3、LS-DYNA 中进行隐式显式序列求解之前，我们将概述几项需要应力预载荷的典型应用。,001322 10 JAN 2000 11-5,应用 旋转机械,涡轮: Blade-out Disk burst Foreign object damage Mount loads Bearing loads 轮子 轮胎,001322 10 JAN 2000 11-6,应用 压力容器,需要知道初始环向应力以进行 LS-DYNA 分析,001322 10 JAN 2000 11-7,应用 螺栓连结,为了计算法兰的动态响应螺栓必须被预紧,001322 10 JAN 2000 11-8,应用 包含加工预载荷的部件,
4、高尔夫球的破坏 含有不同材料的合成物,001322 10 JAN 2000 11-9,隐式显式序列求解的基本步骤,进行隐式显式序列求解需要8个基本步骤: 1. 进行隐式求解 2. 为进行显式求解改变当前的作业名 3. 将隐式单元转换为与之对应的具有适当属性的显式单元 (关键选项,实常数，材料特性等等) 4. 移进行隐式分析时所加的附加约束 5. 将来自隐式分析的节点结果写到动力松弛文件中 6. 使用动力松弛文件初始化用于显式分析模型的几何形状 7. 给显式分析施加另外的载荷条件 8. 进行显式求解 以下的幻灯片着重于详细介绍每一步.,001322 10 JAN 2000 11-10,步骤 1:
5、 进行隐式求解,在进行隐式分析时,应采用下面所列的建议. 在进行隐式分析时,最好采用与显式单元对应的单元类型.这些单元包括 LINK8, BEAM4, SHELL181, SOLID45, COMBIN14, MASS21, 和 LINK10. 虽然也可以使用其它的单元,但使用对应单元时,由隐式到显式的转换最容易. 如果在隐式求解时使用了非对应单元,它们必须与将转换的显式单元有相同的节点数,因此不应该使用有中节点的单元. 在隐式求解时,所有在显式分析中使用的节点和单元都必须被定义. 这些附加单元, (例如在鸟撞分析中的鸟或跌落中的刚性地面), 的所有自由度都应该被约束以使它们不成为隐式分析的一
6、部分.,001322 10 JAN 2000 11-11,(续)步骤 1: 进行隐式求解,隐式分析应该是线性的,将作为预载荷施加到显式分析的单元结果应该是小应变. 隐式求解应该是与路径无关的线弹性材料. 来自隐式分析的温度结果当前不能用于显式分析. 在退出隐式分析前将数据库存为Jobname1.db,001322 10 JAN 2000 11-12,Utility Menu: File - Save as Jobname.db,步骤 2: 为进行显式求解改变作业名,将当前的作业名改为 Jobname2 然后保存数据库 (Jobname2.db). 如果没有进行此操作,在完成显式求解后,隐式结果
7、文件 (Jobname1.rst) 将被覆盖.Utility Menu: File - Change Jobname.,001322 10 JAN 2000 11-13,步骤 3: 改变单元类型,与显式-隐式所描述的相同,存在着相对应的显式和隐式单元类型. 当进行隐式-显式序列求解时,如果在隐式求解中使用与显式对应的单元类型将是最容易的.对应的隐式-显式对为 : 隐式类型 显式类型 LINK8 LINK160 BEAM4 BEAM161 SHELL181 SHELL163 SOLID45 SOLID164 COMBIN14 COMBI165 MASS21 MASS166 LINK10 LINK
8、167 如果在隐式分析时所使用的所有单元都是与显式分析相对应的单元,通过执行ETCHG,ITE 命令,它们将会自动转换为显式单元. Preprocessor: Element Type - Switch Elem Type,001322 10 JAN 2000 11-14,(续) 步骤 3: 转换单元类型,在执行ETCHG命令时,隐式分析所使用的非对应单元将不会自动转换. 必须使用EMODIF命令进行人工转换.Preprocessor Move/Modify - -Elements- Modify Attrib,首先拾取将被修改的单元 然后将STLOC 指定为 Elem type 并指定合适的
9、新属性号.,001322 10 JAN 2000 11-15,2. Preprocessor: Move/Modify - -Elements- Modify Nodes,1. Preprocessor: Create-Nodes-In active CS.,(续) 步骤 3: 转换单元类型,隐式单元类型 LINK8, LINK10, 和 BEAM4 一般只由两个节点构成 然而与它们对应的显式单元 (LINK160, LINK167, 和BEAM161) 需要第三个定位节点. 因为对应单元需要第三个节点, 在执行ETCHG命令后额外的节点必须进行手工定义 (N 命令) 并加入单元中 (EMOD
10、IF) :,001322 10 JAN 2000 11-16,续) 步骤 3: 转换单元类型,在单元转换期间, 可能需要改变显式分析的单元属性 (例如 KEYOPTS). 在隐式分析阶段,只能激活线弹性材料. 因此,在进行显式分析时对某些单元可能需要加入塑性材料特性.,001322 10 JAN 2000 11-17,步骤 4: 移走额外约束,在隐式求解时, 显式求解所需要的额外的节点和单元被完全约束. 因此,为了进行动力学分析,必须使用DDELE命令移走附加的约束. Preprocessor: Loads - -Constraints- Delete - On Nodes,首先选择合适的节点
11、然后指定删除 ALL DOF,001322 10 JAN 2000 11-18,步骤 5:写来自隐式分析的节点结果,进行隐式-显式求解时,隐式分析的结果必须写入LS-DYNA ASCII 文件 drelax . 此操作使用 REXPORT 命令来完成. 注意必须指定载荷步,子步和文件名. 一般来讲使用的文件名应为 Jobname1.rst.Preprocessor: Solution - -Constraints- Read Disp,001322 10 JAN 2000 11-19,步骤6: 初始化模型的几何形状,为了施加预载荷,包含在drelax文件中的位移和转动 被指定到显式分析的结构中
12、. EDDRELAX 命令指示 LS-DYNA 求解器使用动力松弛进行应力初始化. 所谓 “static” 分析实在虚拟时间进行，在此时间步内，所有动能由阻尼消除.用户只需要在 EDDRELAX GUI 菜单中选择ANSYS选项,因为此命令中的所有其它域在这种特殊的序列求解类型中都被忽略.Solution: Analysis Options - Dynamic Relaxation,001322 10 JAN 2000 11-20,在进行显式分析时,可能需要在所分析的结构上施加其它载荷. 这些载荷一般包括初始速度 (EDIVELO) 和时间历程载荷 (EDLOAD). 当施加这些载荷时采用本课
13、程前面所给的对一般显式动力分析的指南.,Solution: Initial Velocity.,Solution: - Loading Options - Specify Loads,步骤 7: 施加所需的载荷条件,即使使用了动力松弛,对隐式-显式求解也使用 “Transient Only”,001322 10 JAN 2000 11-21,步骤 8: 进行显式分析,一旦已经指定了所需要的载荷, 可以执行隐式-显式序列求解.Solution: -SOLVE Current LS,从命令行运行: lsdyna56 i=Jobname.k m=drelax在求解完成以后,可以使用典型的ANSYS后处理过程来查看和动画隐式-显式分析的结果.,001322 10 JAN 2000 11-22,练习 - 叶片包容器,本章练习开始于第二卷的 E11-1. 使用批处理模式运行此喷气发动机风扇叶片包容器. 由于求解时间和所需硬盘空间的关系,以后再运行此练习. 输入文件已作好,不需要另外的指导.,
