LS-DYNA重启动教程（课堂PPT）

重启动,第4-1章,M,重启动本章目标,这一章主要介绍重启动。ANSYS/LS-DYNA中的三种重启动分析：simple,small,和完全重启动。目录:重启动定义重启动类型进行一个简单重启动进行一个小型重启动进行一个完全重启动在一个新的分析中使用EDSTART重启动练习,M,重启动A.重启动的定义,重启动意味着接着以前的分析继续计算，一个重启动可以从以前的分析结尾开始，也可以从它的中间开始。执行重启动的原因以前的分析被操作系统或用户终止（SW1）。以前的分析超过了定义的CPU时间限制。在先前的分析中有错误，执行重启动来处理或改正错误。以前的分析没有运行足够长时间。,M,重启动B.重启动的类型,一个简单重启动中，原始数据库(Jobname.db)在新的分析中没有改变。如LS-DYNA求解被用户定义的CPU限制或用户执行SW1控制过早地中止时，可以进行简单重启动。一个小型重启动用于将分析延长至比用户最初指定的时间更长的终止时间或对模型进行细小修改的情况。下面的命令可以用于小型重启动中：EDRC设定刚性体/变形体转换控制EDRD把parts从变形体转换到刚性体并返回EDRI-为EDRD转变中的刚性体定义惯性特性EDTERM-指定不同的终止标准EDDUMP-为D3DUMP文件指定输出频率EDSP对接触单元定义小穿透检测。EDDCandEDVEL命令,M,重启动重启动类型（续）,一个完全重启动（完全重启动）支持绝大多数“newanalysis”命令:可以增加或删除部分模型允许材料和载荷变化Jobname自动变成Jobname_nn(nn=01,)以防止新生成的结果文件替换已有数据完全重启动有一些限制,包括:接触描述和初始速率不能被改变不支持Adaptivemeshing,即使在1strun已经存在完全重启动有一些新的特性,包括EDIS命令,它设定应力初始化先前分析中变形的节点位置和应力/应变会直接沿用到完全重启动中。,M,重启动C.执行一个简单重启动,用EDSTART命令指定显式分析中重启动的状态.EDSTART的菜单路径是Solution-AnalysisOptions-RestartOption.,在简单重启动中有两个选项1.从RestartOption的滚动条中选择SimpleRestart2.为重启动中使用的dump文件指定文件名。Dump文件的个数依赖于EDDUMP命令，LS-DYNA创建的缺省dump文件是d3dumpnn,其中nn=01,02.99,M,重启动执行一个简单重启动,在简单重启动中,对于内存的大小和二进制文件的比例因子应该沿用原来的值。在简单重启动中,由于不允许改变数据库，应该直接执行SOLVE。一旦使用了SOLVE命令,分析将从指定的d3dumpnn文件开始，所有的结果将追加在Jobname.his和Jobname.rst文件中。,M,执行小型重启动需要4个步骤:1.从RestartOption滚动栏中选择小型重启动2.为在restart中会用到的dump文件指定文件名，默认的文件名是d3dumpnn,其中nn=01,02.993.用TIME命令改变终止时间.4.对模型进行微小的改变，如把刚体变成变形体。接下来的幻灯片将介绍restart命令.注:类似于简单重启动，内存的大小和二进制文件的比例因子应该沿用之前值。,重启动D.执行一个小型重启动,M,把一个part从可变形体到刚性又转回到到变形体的过程，使求解过程变得更长。通过转换空气中跌落测试的parts为刚性体可以大大缩减CPU时间。用接近地面（如一定的坐标位置）或开始接触等来中止运行。然后一个刚性体转回变形体的重启动分析可以继续进行瞬态分析。,重启动执行一个小型重启动（续）,EDRD命令用于刚性体和变形体间的转换Solution:Rigid-Deformable-Switch,选择想要的操作:初始化,变形体到刚体,刚体到变形体,或列表指定要切换的Part号指定主刚体号（只有当从变形体到刚性体转换时才是必要的）,M,重启动执行一个小型重启动（续）,EDRC命令控制刚性体和变形体之间转换的参数.Solution:Rigid-Deformable-Controls选择想要的操作:Add,Delete,或者List焊接和节点约束可以被激活或者释放。转换后可以指定最大时间步。,M,重启动执行一个小型重启动（续）,EDRI命令允许指定从变形体转换而来的刚性体的性质。Solution:Rigid-Deformable-InertiaProperty,选择想要的操作:Add,Delete,orList为刚性体指定part号.指定刚性体的性质：1)质心2)总质量3)惯性矩,M,重启动执行一个小型重启动（续）,EDDC和EDSP命令可以用来指定restart分析的接触性质.Preprocessor:LS-DYNAOptions-Contact-Activate/DeactivateEntity,选择激活或释放的接触类型为接触类型指定接触和目标组元Preprocessor:LS-DYNAOptions-Contact-AdvancedControl选择一个操作如：Add,deleteorlist指定接触ID范围(从EDCLIST中)和执行小穿透检测的增量。,M,重启动.执行一个小型重启动（续）,用EDDUMP命令定义restart分析中D3DUMP文件的输出时间间隔。Solution:OutputControls-NumberofSteps定义重启动输出间隔的输出步数,M,重启动执行一个小型重启动（续）,EDTERM命令定义显式动力学分析的终止标准.Solution:AnalysisOptions-CriteriatoStop,当一个选中的节点或刚性part达到一个确定的位置（总体坐标）或产生接触时分析会被终止。可以列出中止信息。,M,重启动执行一个小型重启动（续）,在一个restart中模型尺寸也可以通过删除单元(EDELE)或不选择parts(PARTSEL)来减小。Preprocessor:-Modeling-Delete-ElementsUtilityMenu:Select-Parts,M,重启动执行一个小型重启动（续）,小型重启动中不能延伸载荷曲线.因此,建议在初始分析时，将载荷曲线的时间域定义的较终止时间长些以防在重启动中需要用到。一旦开始SOLVE,分析将继续，所有的结果将被追加到结果文件Jobname.his和Jobname.rst中。小型重启动所产生的新的结果将存在Jobname.rst的第2个载荷步中。,M,重启动E.执行一个完全重启动,执行一个完全重启动的步骤在ANSYS/LS-DYNAUsersGuide中有详细的解释。事实上，一个完全重启动是一个从初始化状态开始的新分析。模型可能会得到新的数据，包括：节点，单元，材料特性和载荷。执行了了EDSTART，3的命令以后，jobname会自动地变成jobname_01，以避免替换已经存在的结果或数据库。对于每一个新的完全重启动，jobname会自动地加1。大多数的ANSYS/LS-DYNA命令可以象之前一样使用。EDIS命令指定对哪一个Parts进行初始化。从restartdump文件中取得的数据（通过EDSTART命令来指定）用来对这些Parts进行“预应力加载”。可以参考命令帮助获得更详细的说明。,M,重启动F.在新的分析中使用EDSTART,除了用于重启动,EDSTART命令可以在一个新的分析中达到以下目的:改变要使用的内存大小.改变二进制比例因子.对于这两种选择：1.从RestartOption的下拉菜单中指定新的分析2.输入新的分析的所需内存大小（用数字）3.输入二进制文件比例因子（默认值是7）。,M,重启动F.在新的分析中使用UsingEDSTART（续）,对于新的分析，如果不需要修改内存和二进制文件系数，可以不使用EDSTART命令。在新的分析中,不要指定dump文件，从而生成缺省文件d3dump01。,M,重启动G.重启动练习,这个练习包括下面的内容：练习4-1.小型重启动分析,显式隐式顺序求解,第4-2章,M,显式隐式顺序求解本章目标,这一章主要介绍显式隐式顺序求解，讨论它们的应用和求解过程。目录:概述回弹的应用基本步骤显式隐式顺序求解练习。,M,显式隐式顺序求解A.概述,顺序求解是一种将隐式(ANSYS)和显式(ANSYS/LS-DYNA)求解方法综合使用的分析技术。在需要顺序求解的问题中,为了获得最后的结果，显式分析的结果被输入到隐式模型中(或相反).进行顺序求解的原因：有些工程过程是十分复杂的，包括动态和静态两个阶段(例如：压力容器在跌落测试之前的初始环向应力或金属成形之后的线性回弹)。显式技术适合于求解非线性动态碰撞问题，不适于求解自然现象中的静力问题。隐式方法最适合于求解静态或准静态问题。将ANSYS隐式和ANSYS/LS-DYNA显式求解器联合使用是一个特别强大的工具，可用来模拟其它软件难以处理的工程问题。,M,显式隐式顺序求解A.概述（续）,显式隐式顺序求解是首先使用ANSYS/LS-DYNA程序进行动力求解,然后将变形后的几何形状和应力输入ANSYS隐式分析中，通过给定合适的边界条件进行后续求解。显式隐式求解技术当前仅能用于SHELL163和SOLID164显式单元。显式分析的结果能引入SHELL181或SOLID185隐式单元。在隐式分析中必须指定合适的约束来防止刚体位移。显式隐式序列求解主要用来模拟金属成形中的回弹问题。,M,D,PUNCH,DIE,BLANK,简化的冲压模型,板料成形,V,卸载期间的板料回弹,V,V,显式隐式顺序求解B.回弹应用,在金属成形过程中,回弹被定义为变形部件(板料)离开模具后的尺寸变化，回弹是由于线弹性卸载而引起。在金属成形时,当板料和模具接触时弹性能被储存在板材中。当成形压力被移走后，弹性能被释放,导致板料朝着它原始的几何位置变形或回弹。下图描述了一个带回弹的简单成形过程:,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤,为了执行一个显式隐式顺序求解需要九个基本步骤，这些步骤包括:1.求解分析的显式部分2.进入隐式求解器，改变当前的作业名3.将显式单元转变为具有适当属性的隐式单元4.关闭隐式单元形状检查5.将隐式单元的几何形状修改为显式求解后的变形形状。6.不选择隐式求解所不需要的单元(仅保留非刚体的SHELL181单元和SOLID185单元)7.重新定义边界条件8.输入来自显式分析的真实应力(单元膜力)和壳厚度9.求解分析的隐式部分以下的幻灯片将着重于详细描述这些步骤中的每一步。,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第一步:求解分析的显式部分当执行分析的显式部分时,除了采用前面章节所给的建议外，在进行回弹研究时还应考虑其它几方面。可以使用SHELL163和SOLID164单元来模拟成形过程中考虑回弹效应的板料。确保用于模拟板料的壳单元的厚度是真实的.为了加速整个模拟时间增加冲头的速度。在进行隐式求解之前验证显式分析的结果。在显式求解完成之后利用时间历程后处理器来确保没有不期望的动态效果（如振动）留在板料中。在退出显式分析之前，将数据库存为Jobname1.db,M,UtilityMenu:File-SaveasJobname.DB,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第二步:更改Jobname来进行隐式求解把当前的jobname更改的jobname2，并保存数据库(Jobname2.DB)。如果没有进行此操作,显式结果(Jobname1.rst)在隐式求解后将被覆盖。UtilityMenu:File-ChangeJobname.,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第三步:转换单元类型在ANSYS中,存在着相对应的显示和隐式单元类型.当进行序列求解时,为了得到最后的结果，所有被分析的单元必须转换成与它们相对应的单元.相对应的显式隐式对为:显式隐式LINK160LINK8BEAM161BEAM4SHELL163SHELL181SOLID164SOLID185COMBI165COMBIN14MASS166MASS21LINK167LINK10,通过执行ETCHG,ETI命令所有的显式单元被自动的转换为隐式单元Preprocessor:ElementType-SwitchElemType,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,在单元转换期间,可能需要改变某些单元属性(如KEYOPTS)来进行相应的隐式求解。一般来讲,单元厚度等实常数(SHELL181)不需要重新定义实际上它们将由显式结果读入(参见Step8)。但是，实常数本身将置为零。在隐式分析阶段，只能激活线弹性材料特性，因此在显式分析部分板料使用的塑性材料特性必须被删除。Preprocessor:MaterialProps-MaterialModels-Edit-Delete,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第四步:关闭单元的形状检查在显式求解期间,成形过程中板料单元可能承受着极大的变形，因为单点积分显式单元比隐式单元更适于大变形，为了得到结果应该关闭单元的形状检查功能。使用SHPP,OFF命令关闭单元的形状检查Preprocessor:CheckingControls-ShapeChecking,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第五步:更新隐式单元的几何形状隐式回弹分析的起点是显式求解的最后变形形状.为了将显式分析所得的板料的变形形状传给隐式分析,使用UPGEOM命令，为了更新几何形状，在UPGEOM命令中必须指定显式结果文件名和相应的载荷步及子步.Preprocessor:Updategeometry.,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第六步：不选择不需要的单元对于大多数成形分析,在显式求解阶段冲头和模具都使用了实体或刚性单元。因为在回弹分析部分不需要这些单元(他们甚至可能导致收敛困难),在进行隐式求解之前，它们应该被反选掉。既然在显式分析中大多数实体单元都有一个具有唯一材料号的PARTID，根据材料属性来反选单元通常是最容易的。UtilityMenu:Select-Elements-ByAttributes,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第七步:重新定义边界条件在显式分析阶段，板料上不需要约束.而对于隐式求解，在所有的方向都需要约束来防止刚体位移。额外的约束需要施加到六个自由度的壳体单元来执行隐式回弹求解。通常情况下，在分析的隐式部分，模型的每个组件应该有二到三个节点被完全限制。对称条件对模型的稳定很有帮助。,M,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,第八步:输入应力使用RIMPORT命令将显式结果中的真实应力和壳厚度（对于5节点的壳或实体）输入到更新后的几何模型中(Step5)。（其它壳体输入等效的力和力矩，而不是直接输入应力信息）注意变形后积分点的厚度在输入之前被平均，并覆盖由实常数所定义的厚度。与UPGEOM命令一样,RIMPORT命令需要指定显式结果文件名、载荷步及子步。Solution:-Loads-Apply-Structural-Other-ImportStress.,M,第九步:进行隐式求解在进行隐式回弹求解之前，应该打开几何非线性开关，因为在隐式求解的开始板料一般都有较大的几何变形。确保求解控制被设置为大位移分析。,Solution:-AnalysisType-SolnControl-AnalysisOptions,显式隐式顺序求解C.基本步骤（续）,一旦打开了几何非线性，也就做好了进行显式隐式顺序求解的准备。Solution:-SOLVE-CurrentLS,M,显式隐式顺序求解D.显式隐式顺序求解练习,这个练习包括下面的内容:练习4-2.回弹分析,隐式显式顺序求解,第4-3章,M,隐式显式顺序求解本章目标,这一章式关于隐式显式（ITE）顺序求解，讨论它们的应用和必要的处理过程。主题概述应用必要的处理过程练习,M,隐式显式顺序求解A：概述,正如前面所讲的，显式方法在处理非常短时间内的瞬态动力学问题时是理想的，但是，在处理静态问题时就没有隐式求解方法那么有效。因此，在模拟静态预载后的瞬态事件时，我们结合这两种方法的优点执行隐式显式顺序求解。ANSYS隐式方法用来求解静载荷问题，可以定义热和结构预载。从本质上说，隐式求解的变形被写入ASCII的drelax文件中。接着ANSYS/LS-DYNA读入这些变形，并且对描述的几何模型进行应力初始化。也就是说，LS-DYNA将原始的结构变为drelax文件所定义的变形形状。它在这个“动力松弛”的最后阶段施加很大的阻尼来消除动能。因此LS-DYNA与其说是输入隐式求解的应力不如说是重新生成它们（基于最后的静态构形）。,M,由于路径相关的数据不是直接从静态分析输入到LSDYNA中，隐式求解只能包括线弹性和小应变的情况。这不是很大的限制，由于大多数预载都属于此类。对指定几何模型的应力初始化(EDDRELAX,ANSYS)并不是真正的动力松弛分析。他们都用阻尼将动能减小为零并在完成分析后将时间重置为零（即在瞬态过程开始前使用虚拟时间），但是前者基于包含在动力松弛文件（drelax)中的平动和转动位移已经知道最终的变形会是何种情形。真正的动力松弛分析(EDDRELAX,DYNA)当增加阻尼时定期地检查系统的动能。可以使用几个未用于指定几何模型的应力初始化的收敛性判断特征。,隐式显式顺序求解.概述,M,隐式显式顺序求解.概述,由于ANSYS隐式方法比LS-DYNA方法更适于静态分析，并且由于本章只关心隐式显式顺序求解，对预载荷的讨论集中在指定几何模型的应力初始化的执行上。因此，更多的关于真正动力松驰分析的内容，请参考ANSYS-DYNA用户指南第四章动力学松弛部分。一旦在LS-DYNA中建立了预载（如初始应力状态），程序就准备执行瞬态分析。产生预应力的温度和结构载荷也应该在TIME=0时施加，否则在它在搜索新的平衡状态时结构将会变得不稳定。在TIME=0以后，载荷可以改变。然而，如果用了预加热载荷，在瞬态动力分析中温度必须保持恒定。目前的这个限制并不是很苛刻的，因为极快的热量变化并不多见。,M,隐式显式顺序求解.概述,热隐式显式顺序求解也可以实现。来自传热分析的温度在TIME=0时施加在显式动力求解中，而不先进行结构预载分析。也就是说一直没有写drelax文件，因为并没有由隐式分析来求解由于热膨胀而引起的节点位移。这种类型的分析可能导致一个不真实的热冲击行为。达到平衡以前，结构将会发生很大的震动，并经历很大的塑性应变。然而如果通过设置ALPX=0将这种热膨胀忽略，这种类型的分析将是非常有用的。例如一个单一材料的模型(如BISO)可以用来描述温度相关的弹性模量，而代替使用多重材料定义后面的章节将集中在采用预载的隐式显式顺序求解(即利用drelax文件进行求解),M,隐式显式顺序求解B.应用,。不像显式隐式顺序求解局限于金属的成形过程，隐式显式顺序求解可以用在一个部件的预应力状态会影响它的动力学响应的更为广阔的工程应用领域。很多用ANSYS/LS-DYNA模拟的结构存在预应力。如果你不能确定预应力是否会影响系统的动力响应，最好采用隐式显式顺序求解。下面的几个幻灯片说明运用隐式显式顺序求解的一些领域。,M,隐式显式顺序求解.应用,旋转机械:涡轮:叶片断裂圆盘的破裂外部物体的破环装配载荷轴承载荷热载荷轮子轮胎,M,隐式显式顺序求解.应用,压力容器:初始环向应力和热载荷螺栓连接计算有预载的法兰动力响应,M,隐式显式顺序求解.应用,有加工预应力的部件击伤的高尔夫球由不同材料组成的复合材料，比如高级的棒球杆,M,隐式显式顺序求解C.必要的过程,进行隐式显式顺序求解的过程可以概括为以下几步：1.求解分析的隐式部分，从而得到预载2.改变现在的文件名进行显式求解部分3.将隐式单元改为相应的显式单元4.更新单元的关键选项，实常数，材料属性等5.去除施加在隐式分析上的多余约束6.将隐式求解中得到的节点位移写入drelax文件7.通过drelax文件，为显式求解进行几何模型的初始化8.为显式求解施加附加的载荷9.求解该分析的显式部分.下面将详细讨论上面的每一步,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第一步:求解分析的隐式部分(预加载荷):有几个关于预载分析的要求和建议:为隐式求解定义特定的文件名(如,Jobname1).隐式求解的单元应该和显式求解的单元相匹配，这些单元包括LINK8,BEAM4,SHELL181,SOLID185,COMBIN14,MASS21,andLINK10。也可用其他一些单元，但是用这些单元最容易实现从隐式到显式的转变。隐式单元组中没有列出与PLANE162相匹配的单元，因为这个显式动力学单元还不支持drelax文件，而只有采用这个文件才能执行预加载几何模型的应力初始化。如果在隐式求解中运用了非匹配单元，它们必须与被转变的显式单元具有相同的节点数，因此，具有中间节点的单元不能用在这里。,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第一步:求解分析的隐式部分(预载)(继续):在隐式求解中要定义全部的节点和单元包括那些只在显式求解中使用的单元。应该约束这些额外的单元(比如在鸟撞分析中的鸟或者在跌落分析中的刚性地面)的所有自由度，从而使的它们在隐式求解中刚体位移得到完全约束。隐式分析应该处理路径无关的线弹性材料，因为初始应力状态不是直接输入到LS-DYNA。而是在drelax文件中的位移被用来产生预载，这更进一步地表明在隐式求解中只允许发生小应变。在进行隐式求解以后，保存数据到工作文件(如Jobname1.db)，并且核实预载结果。,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第二步:改变目前的工作文件名:为了防止显式求解的结果覆盖隐式求解的结果:UtilityMenuFileChangeJobnameJobname2第三步：转换隐式单元到显式单元:如果只用了相应的隐式单元组,可以用ETCHG,ITE命令将隐式单元转换到与它们相对应的显式单元PreprocessorElementTypeSwitchElemTypeImplictoExplicImplicitLINK8=ExplicitLINK160ImplicitBEAM4=ExplicitBEAM161ImplicitSHELL181=ExplicitSHELL163ImplicitSOLID185=ExplicitSOLID164ImplicitCOMBIN14=ExplicitCOMBI165ImplicitMASS21=ExplicitMASS166ImplicitLINK10=ExplicitLINK167,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第三步:将单元从隐式转换到显式(续):如果使用了非对应的单元，使用ETCHG,ITE命令不能自动地将它们转变，而是用EMODIF命令手动将它们转变。PreprocessorMove/Modify-Elements-ModifyAttribSelectelementstobemodifiedElemTypeTYPE(STLOCfield)TYPE参考号与显式单元关联LINK160,BEAM161,andLINK167单元都需要第三个节点（方向点）,所以如果相应的隐式单元只定义了端点，那么必须增加第三个节点。在手动地定义了方向(N命令)点后,用EMODIF命令完成由ETCHG,ITE命令开始的定义：PreprocessorMove/Modify-Elements-ModifyNodesSelectelementstobemodifiedSTLOC=3I1=3rdnode,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第四步：更新单元的关键选项，实常数和材料属性等:当单元类型由隐式转变到显式的时候只保留单元的属性号（MAT,TYPE,andREAL），而这些属性对应的值设置为缺省值。在用KEYOPT,R,andMP命令重新设置这些值时要保持一致，例如，对SOLID164设置KEYOPT(1)=0来匹配SOLID185的KEYOPT(2)=1。添加塑性材料(TB命令)或者其他任何一种你所需要的非线性材料。先前的隐式的预载荷分析只允许定义线性材料，但是接下来的瞬态动力分析中不只限于线弹性领域。LS-DYNA将会在大变形假设下运行,因此，不需要其它的额外设置。,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第五步：释放多余的约束:在隐式求解的过程中，显式求解所要用的节点和单元被完全地约束了自由度，(如鸟撞实验中的鸟)。现在必须用DDELE命令释放所有这些多余的约束。SolutionConstraintsDelete第六步：向drelax文件写节点位移:正如前面所讨论的，初始应力状态不是直接输入到LS-DYNA中的，而是LS-DYNA通过执行对特定几何模型应力初始化来重新生成隐式预载结果。REXPORT命令向LS-DDYNAASCIIdrelax文件写平动和旋转位移（和温度）SolutionConstraintsReadDisp,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,对于缺省值，最后一个载荷步和子步的结果将被读入。写入drelax文件的温度将不再被LS-DYNA使用，然而，它们必须被写入.K输入文件中，这个.K输入文件是由ANSYS/LS-DYNA的EDWRITE或SOLVE命令自动生成的。这一章的练习题正是这一方面的例子仅仅写出drelax文件不能指导LS-DYNA对指定的模型进行应力初始化，还需要运用另外一个命令来指导程序重新生成预载,第六步：向drelax文件写节点位移:(续):,M,隐式显式顺序求解.必要的过程,第七步：初始化几何模型:ANSYS的EDDRELAX命令指导LS-DYNA读入drelax文件并且对指定的模型进行应力初始化SolutionAnalysisOptionsDynamicRelaxANSYSOK,LS-DYNA使用强阻尼来减少由初始的结构变成最后的隐式结果所产生的动能。这个所谓的“动力松驰”阶段很快重建