Hypermesh對ls-dyna的前處理

2017-05-13  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

Hypermesh對ls-dyna的前處理是基于關鍵字的,同時又結合了其本身強大的網格劃分功能,因此無疑是前處理的一大利器。下面我就通過一個簡單的沖桿撞擊的例子簡單說明下如何實現這一流程。

★分析問題

復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過程中的應力分布和速度曲線。

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的設置主要是為了降低分析成本來定義的,與實際出入較大,故不給出具體的數值了。

有限元模型對稱處理

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

材料定義

Mat20是剛性材料,關鍵字為*mat_rigid,主要參數有密度,弾性模型,泊松比和位移約束。

cmo用于選擇約束的類型,總體坐標系約束,局部坐標系約束還是不進行約束。

con1與con2為相應坐標系下的平動與轉動位移約束方式

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

理想彈性材料就不說了,塑性動力材料本構的主要參數有密度,彈性模量,泊松比,屈服極限,切線模型,硬化指數,應變率指數,失效行為,率效應公式。這里由于需要模擬上層材料的失效因此設置0.8的失效參數,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

單元定義的關鍵字是*section開頭的,實體單元就是*section_solid。

Elform是實體單元算法選擇,一般使用默認的常應變單點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進行節點的約束。

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,接觸定義的關鍵字也是在tool-create cards-contact中定義,分別選擇兩個*contact_automatic_surface to surface卡片,分別進行如下設置:

第一個定義的是侵蝕接觸類型(未完全顯示),動靜摩擦系數的設定按照實際以及help中給予的曲線公式進行合理設定即可,具體各個參數的含義通過查詢關鍵字手冊中的侵蝕接觸即可。該接觸能夠在已經侵蝕的表面重新創建接觸對,因此不會出現表面單元失效后無阻貫穿的情況。

第二個定義的就是普通的面面接觸

控制卡片定義

為了節約篇幅,控制卡片我就不仔細說明,從上到下依次是分析時間設定,時間步設定,能量控制,接觸參數控制,云圖輸出控制,體積粘性控制以及沙漏控制。當然,如果用戶想要定義其他的求解輸出只需要通過相應的關鍵字進行定義即可。

導出求解

上述全部定義完成以后,導出為ls-dyna的關鍵字文件,由ls-dyna主程序讀取并求解。鑲嵌于ansys內部的ls-dyna容易崩潰,建議額外下載dyna主程序進行求解。

后處理

后處理可以使用ls-dyna專用的pre-post來實現,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大。

打開hyperview直接讀取ls-dyna求解完成的d3plot文件,hyperview會自動讀取后面一連串的結果文件,下面分別是不同時刻的米塞斯應力云圖

0.1ms時刻米塞斯應力云圖和變形圖

0.2ms時刻米塞斯應力云圖和變形圖

1ms時刻米塞斯應力云圖和變形圖

2ms時刻米塞斯應力云圖和變形圖

底下鋼板的米塞斯應力曲線(左)與鋼球的速度曲線(右)

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

如果說要知道如何在精度與求解速度之間求得平衡,上面的內容無疑是最強大的法寶。對于初學者,我覺得完全沒有必要找到精確的材料屬性去學習,這樣很可能浪費大量時間去計算一個可能不滿意的結果。我寧愿通過合理設置將求解速度加快100倍得到一個不精確的結果(但是我可以學會100種操作)也不愿意花幾個小時去算一個我完全沒有把握能否收斂的結果,這也是快速入門的一個技巧吧。但是一旦問題轉入工程性需要負責任的問題,那就不管花多大代價,都要力求得到最好的分析結果。

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