ANSYS仿真分析系列丛书：ANSYS LS-DYNA非线性动力分析方法与工程应用

学习LS-DYNA动力分析技术的参考书。 

第1章LS-DYNA计算软件概述1

 

1.1 LS-DYNA的发展历程和技术特色1

 

1.2 LS-DYNA的数值计算能力及应用领域2

 

1.3 LS-DYNA的理论基础知识6

 

第2章LS-DYNA程序的基本使用入门10

 

2.1 LS-DYNA计算程序运行要素及过程10

 

2.2 LS-DYNA运行简单实例12

 

第3章LS-DYNA关键字文件16

 

3.1 LS-DYNA关键字文件的组织结构及基本语法16

 

3.2节点及单元关键字18

 

3.3部件、材料及单元选项关键字33

 

3.4接触关键字56

 

3.5约束方程及连接关键字59

 

3.6初始条件、边界条件与荷载关键字61

 

3.7求解以及输出控制关键字62

 

第4章ANSYS传统界面前处理65

 

4.1 ANSYS传统界面前处理概述65

 

4.2建立分析模型80

 

4.3定解条件、计算选项设置与关键字导出102

 

第5章ANSYS Workbench前处理113

 

5.1 Workbench环境与LS-DYNA前处理系统概述113

 

5.2 Engineering Data组件的使用118

 

5.3建立几何模型120

 

5.4建立分析模型151

 

5.5初边值条件、加载与关键字导出165

 

第6章ANSYS LS-DYNA的求解及重启动177

 

6.1一般求解的操作方法177

 

6.2重启动分析操作方法180

 

第7章LS-PREPOST的使用方法182

 

7.1 LS-PREPOST功能及操作界面简介182

 

7.2 LS-PREPOST的后处理操作188

 

7.3 LS-PREPOST前处理操作简介193

 

第8章LS-DYNA隐式分析方法与例题202

 

8.1 LS-DYNA隐式分析技术简介202

 

8.2隐式分析例题：网壳结构的模态分析203

 

第9章ALE算法及流固耦合分析211

 

9.1 ALE算法及流固耦合分析技术简介211

 

9.2 ALE分析实例：液面晃动分析214

 

9.3流固耦合分析实例：钢板落水模拟220

 

第10章
动态接触与冲击分析例题231

 

10.1刚性块与柔性挡板之间的撞击231

 

10.2钢管冲击屈曲分析248

 

第11章
侵彻分析例题268

 

11.1问题描述268

 

11.2建立分析模型268

 

11.3次分析275

 

11.4重启动分析283

 

11.5关键字文件289

 

第12章
多体动力学分析例题：凸轮机构301

 

12.1问题描述301

 

12.2建立分析模型302

 

12.3施加边界条件315

 

12.4分析设置317

 

12.5求解及后处理323

 

12.6凸轮分析的关键字文件328

 

 

附录A  LS-DYNA的计算单位问题333

 

附录B  LS-DYNA材料模型关键字334

 

附录C  ANSYS前处理支持的材料模型343

 

附录D  ANSYS ED系列命令与对应的关键字345

 

附录E  ANSYS LS-DYNA单元简介348

 

参考文献356

LS-DYNA是全球著名的结构非线性动力计算程序，以显式算法为主也兼有隐式算法，被广泛用于模拟工程领域的各种高度复杂的非线性瞬态结构受力过程。本书以LS-DYNA的关键字为主线，详细介绍了LS-DYNA的理论基础，基于ANSYS传统环境界面以及ANSYS Workbench的前处理方法、求解以及重启动方法，基于LS-PREPOST的前后处理方法等内容，结合一系列典型计算实例介绍了LS-DYNA计算软件在复杂结构模态分析、流固耦合动力分析、结构动态接触与冲击分析、侵彻分析、机构运动及多体动力学分析等方面的具体应用，便于读者对照自学。

本书各章的具体内容安排如下：

第1章对LS-DYNA计算程序进行了总体介绍，包括LS-DYNA的发展历程和技术特色、LS-DYNA的主要计算能力及工程应用领域以及LS-DYNA的理论基础知识三部分内容。第2章介绍LS-DYNA计算程序的使用入门知识，首先介绍以关键字为核心的LS-DYNA计算程序的运行要素及计算过程，随后以一个简单动力学问题为例阐释了LS-DYNA程序的计算实现过程。第3章详细介绍了LS-DYNA关键字文件的语法、组织结构及常用关键字的使用，涉及节点、单元、部件、材料、状态方程、算法与特性、接触、约束方程与连接、初始条件、边界条件、荷载、求解以及输出设置等具体的关键字。第4章介绍基于ANSYS Mechanical APDL的LS-DYNA前处理方法，内容包括Mechanical APDL界面中的LS-DYNA前处理概述、建立LS-DYNA分析模型、定解条件分析选项的设置与关键字的导出。第5章介绍在ANSYS Workbench环境下LS-DYNA结构分析前处理方法，以Explicit Dynamics（LS-DYNA Export）系统的使用为主线，介绍了Workbench中的相关组件Engineering Data、DM以及Mechanical的具体使用方法和操作要点。第6章介绍基于ANSYS LS-DYNA环境的一般求解以及三类重启动分析的具体操作方法。第7章介绍LS-PREPOST前后处理器的使用方法，包括功能及界面、后处理操作、前处理操作三部分内容。第8章介绍LS-DYNA求解器的隐式分析技术，重点介绍了结构模态分析的实现方法，并结合一个球面网壳结构模态计算例题进行讲解。第9章介绍LS-DYNA的ALE算法以及流固耦合技术，内容包括ALE及流固耦合技术简介、基于ALE的液面晃动分析实例以及钢板落水过程流固耦合分析实例。第10章结合实例介绍LS-DYNA的动态接触及冲击分析方法，包括刚性物块撞击柔性板以及钢管的冲击屈曲分析等计算实例。第11章以一个子弹击穿双层钢板的动力问题分析为例介绍LS-DYNA侵彻分析及重启动分析的实现方法。第12章以一个凸轮机构的动力学分析为例介绍了LS-DYNA的多体动力学分析实现过程。附录部分介绍了LS-DYNA计算单位系统的协调问题、LS-DYNA材料模型关键字、ANSYS前处理器支持的材料模型、ANSYS显式分析命令与LS-DYNA关键字的对应关系、ANSYS LS-DYNA的单元特性等内容。

本书适合于工科相关专业研究生及高年级本科生在学习数值分析、非线性有限元方法等内容时作为参考书使用，也可供相关专业的技术人员学习LS-DYNA动力分析技术时参考阅读。

本书主要由熊令芳、胡凡金等编著，参与本书实例测试和文字整理工作的还有石彬彬、夏峰、王文强、张永刚、王海彦、刘永刚、张永芳、李宝聚、岳鸿志、王睿、李冬、赵晓红、郭金辉、赵素芳、赵爱平、赵振军、张海丽、赵小军、李平、张明明、李保成、郭剑叶、郭晓芳等，是大家的共同付出，才使本书得以顺利编写完成。此外，还要感谢中国铁道出版社的编辑老师对本书的支持和帮助。

由于LS-DYNA功能十分全面，涉及大量复杂的技术领域，加之成书仓促以及作者水平所限，本书的不当和错误之处在所难免，在此恳请各位读者批评指正。与本书相关的技术问题咨询或讨论，欢迎发邮件至邮箱：[email protected]。