结构力学仿真软件：LUSAS：LUSAS中静力学分析方法

结构力学仿真软件：LUSAS：LUSAS中静力学分析方法1LUSAS软件概述LUSAS是一款先进的多物理场仿真软件，特别适用于结构力学分析。它由英国LUSAS软件公司开发，能够处理复杂的线性和非线性问题，包括静力学、动力学、热力学和流体动力学等。LUSAS软件的核心优势在于其强大的求解器，能够高效地解决大规模的有限元模型，同时提供直观的用户界面，便于工程师和研究人员进行模型构建和结果分析。1.1LUSAS软件特点多物理场耦合能力：LUSAS能够进行多物理场耦合分析，如结构-热耦合、流体-结构耦合等，适用于复杂工程问题的仿真。非线性分析：支持几何非线性、材料非线性和接触非线性分析，能够准确模拟真实结构在极端条件下的行为。高级材料模型：提供多种材料模型，包括金属、复合材料、混凝土等，以及用户自定义材料模型的能力。强大的后处理功能：LUSAS提供丰富的后处理工具，包括应力、应变、位移、温度等结果的可视化，以及结果的定量分析。2静力学分析基础概念静力学分析是结构力学中最基本的分析类型之一，主要关注结构在静止载荷作用下的响应。这种分析类型适用于确定结构在恒定载荷下的位移、应力和应变，是设计和评估结构安全性的关键步骤。2.1静力学分析原理静力学分析基于牛顿第二定律的简化形式，即当外力的矢量和为零时，结构处于平衡状态。在有限元分析中，结构被离散成多个小单元，每个单元的平衡方程被建立并求解，以获得整个结构的响应。2.1.1平衡方程对于一个结构，平衡方程可以表示为：K其中，K是结构的刚度矩阵，u是节点位移向量，F是外力向量。2.1.2约束条件在静力学分析中，约束条件是必不可少的，用于模拟结构的固定点或边界条件。约束可以是位移约束，如固定端点，也可以是力约束，如施加在结构上的载荷。2.2静力学分析流程模型建立：定义几何形状、材料属性、网格划分和边界条件。载荷施加：在结构上施加静止载荷，如重力、压力或力。求解：运行分析，求解结构的平衡方程。结果分析：检查位移、应力和应变，评估结构的安全性和性能。2.2.1示例：简单梁的静力学分析假设我们有一个简单的梁，长度为10米，两端固定，中间受到1000牛顿的垂直载荷。我们将使用LUSAS进行静力学分析，以确定梁的位移和应力。2.2.1.1模型建立几何形状：梁的长度为10米，宽度和高度分别为0.1米和0.2米。材料属性：梁的材料为钢，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。网格划分：将梁离散成100个单元。边界条件：两端固定，即位移为零。2.2.1.2载荷施加在梁的中点施加1000牛顿的垂直载荷。2.2.1.3求解运行静力学分析，求解梁的平衡方程。2.2.1.4结果分析位移：检查梁中点的垂直位移。应力：分析梁的最大应力，确保其不超过材料的屈服强度。通过LUSAS的后处理功能，我们可以直观地查看梁的变形和应力分布，从而评估其在载荷作用下的性能。以上是LUSAS软件在静力学分析领域的基本介绍和概念。LUSAS软件的使用需要深入理解结构力学原理和有限元分析方法，以及对软件功能的熟练掌握。对于复杂的工程问题，建议在专业工程师的指导下进行分析。3LUSAS中静力学分析的前处理步骤3.1建立模型在进行任何分析之前，首先需要在LUSAS软件中建立模型。这包括定义几何形状、网格划分以及选择合适的单元类型。例如，对于一个简单的梁结构，可以定义其长度、宽度和高度，然后选择梁单元进行网格划分。3.1.1示例假设我们要建立一个长度为10米，宽度为0.5米，高度为0.2米的矩形梁模型：在LUSAS的前处理器中，选择“新建模型”。定义梁的几何参数：长度10米，宽度0.5米，高度0.2米。选择梁单元类型，如“Beam2”。进行网格划分，设定网格尺寸为0.5米。3.2定义材料属性材料属性的定义对于准确的静力学分析至关重要。在LUSAS中，可以为模型的不同部分指定不同的材料属性，如弹性模量、泊松比和密度。例如，对于钢结构，可以设定弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。3.2.1示例定义材料属性的步骤如下：在材料属性面板中，选择“新建材料”。输入材料名称，如“Steel”。设定弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。为模型的相应部分分配此材料。3.3设置边界条件边界条件决定了模型在分析中的约束方式。在LUSAS中，可以设置固定约束、滑动约束或特定方向的位移约束。例如，对于梁的一端，可以设置为固定约束，以模拟其在实际结构中的固定状态。3.3.1示例设置固定约束的步骤如下：选择模型中需要施加固定约束的部分。在边界条件面板中，选择“固定约束”。确认选择，应用约束。3.4施加载荷在LUSAS中施加载荷是模拟结构在实际工作条件下响应的关键。载荷可以是力、压力或温度变化。例如，对于梁结构，可以在其上表面施加一个垂直向下的力，以模拟重物的重量。3.4.1示例施加力载荷的步骤如下：选择模型中需要施加载荷的部分，如梁的上表面。在载荷面板中，选择“力载荷”。输入力的大小和方向，例如，垂直向下的力为10kN。确认选择，应用载荷。3.5静力学分析前处理总结在LUSAS中进行静力学分析的前处理，主要包括建立模型、定义材料属性、设置边界条件和施加载荷。每个步骤都需要仔细设定，以确保分析结果的准确性。例如，模型的几何形状和网格划分应反映实际结构的细节；材料属性应根据实际材料的物理特性设定；边界条件和载荷应模拟结构在工作环境中的真实约束和载荷情况。通过以上步骤，可以为LUSAS中的静力学分析准备一个完整且准确的模型，从而进行后续的分析计算。4网格划分4.1网格类型选择在结构力学仿真软件LUSAS中，网格划分是模拟分析的基础步骤，它直接影响到分析的精度和计算效率。选择合适的网格类型是至关重要的，因为不同的网格类型适用于不同的结构和载荷条件。4.1.1角形网格三角形网格适用于二维结构的分析，如板壳结构。在LUSAS中，可以选择不同阶次的三角形单元，包括线性三角形和二次三角形。线性三角形单元具有三个节点，而二次三角形单元则有六个节点，能够提供更精确的应力和应变分布。4.1.2边形网格四边形网格同样适用于二维结构，但通常提供比三角形网格更高的精度。在LUSAS中，四边形网格可以是四节点的线性单元或八节点的二次单元。二次四边形单元能够更好地模拟弯曲和扭曲，适用于复杂的载荷情况。4.1.3面体网格对于三维结构，六面体网格是最常用的类型。在LUSAS中，可以使用八节点的线性六面体单元或二十节点的二次六面体单元。二次六面体单元能够更准确地捕捉到结构内部的应力变化，适用于需要高精度分析的场合。4.1.4楔形网格楔形网格适用于三维结构中包含薄层或过渡区域的情况。在LUSAS中，楔形单元可以是六节点的线性单元或十五节点的二次单元。楔形单元能够有效地模拟厚度变化，适用于复合材料或层状结构的分析。4.2网格质量控制网格质量直接影响到仿真结果的可靠性和准确性。在LUSAS中，提供了多种工具和参数来控制网格质量，确保分析的有效性。4.2.1网格尺寸网格尺寸的选择需要平衡精度和计算效率。过小的网格尺寸会增加计算量，而过大的网格尺寸则可能无法捕捉到结构的细节变化。在LUSAS中，可以通过定义全局或局部的网格尺寸来控制单元的大小。4.2.2网格形状单元的形状对分析结果有显著影响。在LUSAS中，可以设置网格形状的控制参数，如扭曲度、长宽比和角度偏差，以确保单元形状接近理想状态。例如，对于四边形网格，长宽比应尽量接近1，角度偏差应保持在较小范围内。4.2.3网格平滑网格平滑可以改善单元形状，减少应力集中和计算误差。在LUSAS中，可以使用网格平滑工具来优化网格，特别是在结构的尖角或突变区域。网格平滑通常在网格划分后进行，以微调单元形状。4.2.4网格适应性网格适应性是指根据结构的应力分布自动调整网格密度。在LUSAS中，可以设置网格适应性参数，使软件在应力集中区域自动细化网格，而在应力分布均匀的区域保持较粗的网格，从而在保证精度的同时提高计算效率。4.2.5示例：网格尺寸控制假设我们正在分析一个简单的平板结构，尺寸为1mx1m，厚度为0.01m。为了控制网格尺寸，我们可以在LUSAS中设置全局网格尺寸为0.1m，以确保在结构的整个区域中单元大小一致。-**结构尺寸**:

-长度:1m

-宽度:1m

-厚度:0.01m

-**网格控制参数**:

-全局网格尺寸:0.1m4.2.6示例：网格形状控制对于一个复杂的三维结构，如一个带有突变的零件，我们可能需要在LUSAS中设置局部网格控制参数，以确保在突变区域单元形状良好。例如，我们可以设置局部网格的长宽比最大值为2，角度偏差最大值为15度，以避免单元形状过于扭曲。-**结构特征**:

-包含突变区域

-**网格控制参数**:

-局部长宽比最大值:2

-局部角度偏差最大值:15度4.2.7示例：网格平滑在完成一个结构的网格划分后，我们发现某些区域的单元形状不佳，可能会影响分析结果。在LUSAS中，我们可以使用网格平滑工具，设置平滑迭代次数为10次，以优化这些区域的单元形状。-**网格优化**:

-使用网格平滑工具

-平滑迭代次数:10次4.2.8示例：网格适应性对于一个承受集中载荷的结构，如一个桥墩，我们希望在载荷作用区域细化网格，以更准确地捕捉应力分布。在LUSAS中，可以设置网格适应性参数，如误差容限为0.01，以自动调整网格密度。-**结构载荷**:

-集中载荷作用于桥墩

-**网格控制参数**:

-误差容限:0.01通过以上网格划分和质量控制的策略，可以确保在LUSAS中的结构力学分析既精确又高效。选择合适的网格类型和控制参数是实现这一目标的关键。5求解设置在结构力学仿真软件LUSAS中，静力学分析是评估结构在静态载荷作用下行为的关键步骤。此过程涉及选择合适的求解器和设置求解参数，以确保分析的准确性和效率。5.1选择求解器LUSAS提供了多种求解器选项，包括直接求解器和迭代求解器。直接求解器适用于小型到中型问题，能够提供快速且准确的解决方案，但可能在处理大型模型时效率较低。迭代求解器则更适合大型模型，通过逐步逼近解来减少内存使用和计算时间，但可能需要更长的收敛时间。5.1.1示例：选择求解器在LUSAS中，可以通过以下步骤选择求解器：打开LUSAS软件。进入“求解设置”菜单。在“求解器选项”中，选择“直接求解器”或“迭代求解器”。点击“应用”以保存设置。5.2设置求解参数求解参数的设置对于确保分析的正确性和效率至关重要。这包括但不限于载荷步的定义、收敛准则的设置、以及求解精度的调整。5.2.1示例：设置载荷步在静力学分析中，载荷步定义了载荷如何施加到结构上。例如，可以定义一个载荷步来模拟结构在不同载荷下的响应。#LUSASPythonAPI示例代码

#设置载荷步

#导入LUSASPythonAPI库

importLUSAS

#创建LUSAS模型实例

model=LUSAS.Model()

#定义载荷步

load_step=model.LoadStep.New("StaticLoadStep",LUSAS.LoadStepType.STATIC)

#设置载荷步参数

load_step.SetParameter("MaxIncrement",1000)

load_step.SetParameter("MinIncrement",1)

load_step.SetParameter("IncrementSize",100)

#应用载荷步设置

model.ApplyLoadStep(load_step)5.2.2示例：设置收敛准则收敛准则决定了求解器何时认为分析已经收敛。在LUSAS中，可以通过调整收敛准则来优化分析的精度和效率。#LUSASPythonAPI示例代码

#设置收敛准则

#导入LUSASPythonAPI库

importLUSAS

#创建LUSAS模型实例

model=LUSAS.Model()

#定义求解参数

solver_parameters=model.SolverParameters()

#设置收敛准则

solver_parameters.SetConvergenceCriteria(LUSAS.ConvergenceCriteria.RELATIVE_DISPLACEMENT,1e-6)

solver_parameters.SetConvergenceCriteria(LUSAS.ConvergenceCriteria.RELATIVE_FORCE,1e-6)

#应用求解参数设置

model.ApplySolverParameters(solver_parameters)5.2.3示例：调整求解精度求解精度的调整可以影响分析结果的准确性和计算时间。在LUSAS中，可以通过设置求解器的精度来平衡这两者。#LUSASPythonAPI示例代码

#调整求解精度

#导入LUSASPythonAPI库

importLUSAS

#创建LUSAS模型实例

model=LUSAS.Model()

#定义求解参数

solver_parameters=model.SolverParameters()

#设置求解精度

solver_parameters.SetSolverAccuracy(1e-9)

#应用求解参数设置

model.ApplySolverParameters(solver_parameters)通过以上步骤和示例，可以有效地在LUSAS中设置静力学分析的求解器和求解参数，从而确保分析的准确性和效率。在实际操作中，根据模型的大小和复杂度，可能需要调整这些设置以达到最佳的分析效果。6静力学分析流程6.1分析步骤详解在结构力学仿真软件LUSAS中进行静力学分析，通常遵循以下步骤：模型建立：定义几何形状：使用CAD工具或导入已有模型。材料属性：为模型的每个部分指定材料属性，如弹性模量、泊松比等。网格划分：将模型划分为有限数量的单元，以进行数值计算。边界条件与载荷应用：边界条件：固定模型的某些部分，以模拟实际约束。载荷应用：在模型上施加力、压力或温度载荷。求解设置：选择求解器：LUSAS提供多种求解器，根据问题的复杂性选择。求解控制：设置求解精度、迭代次数等参数。求解与结果分析：运行求解：软件将根据设定的条件计算模型的响应。结果分析：查看位移、应力、应变等结果，评估结构性能。后处理：结果可视化：通过图形界面查看分析结果。报告生成：导出分析结果为报告，便于分享和存档。6.2案例分析演示6.2.1案例背景假设我们有一个简单的梁结构，需要分析其在静载荷下的响应。梁的长度为3米，高度为0.2米，宽度为0.1米。材料为钢，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。梁的一端固定，另一端受到垂直向下的力，大小为1000N。6.2.2模型建立首先，使用LUSAS的建模工具创建梁的几何形状。然后，为梁指定材料属性，包括弹性模量和泊松比。6.2.3边界条件与载荷应用边界条件：固定梁的一端，即在该端应用全约束。载荷应用：在梁的另一端应用垂直向下的1000N力。6.2.4求解设置选择LUSAS的线性静力学求解器，并设置求解精度和迭代次数。对于线性问题，通常不需要迭代求解。6.2.5求解与结果分析运行求解后，LUSAS将计算梁的位移、应力和应变。结果分析时，重点关注梁的最大位移和最大应力，以确保结构的安全性。6.2.6后处理结果可视化：在LUSAS的图形界面中，可以查看梁的变形图和应力分布图。报告生成：导出分析结果，包括位移、应力和应变的数值，以及图形结果，生成PDF报告。6.2.7示例代码以下是一个使用LUSASAPI创建简单梁模型并进行静力学分析的示例代码。请注意，实际使用时需要根据LUSAS的API文档进行调整，以下代码仅作示例说明。#导入LUSASAPI模块

importLUSAS_APIaslusas

#创建LUSAS模型

model=lusas.Model()

#定义梁的几何形状

length=3.0

height=0.2

width=0.1

beam=model.create_beam(length,height,width)

#设置材料属性

material=lusas.Material("Steel",200e9,0.3)

model.set_material(beam,material)

#应用边界条件

model.apply_boundary_condition(beam,"Fixed",end="Start")

#应用力载荷

model.apply_load(beam,"Force",end="End",force=[0,-1000,0])

#设置求解参数

solver=lusas.LinearStaticSolver()

model.set_solver(solver)

#运行求解

model.solve()

#分析结果

max_displacement=model.get_max_displacement(beam)

max_stress=model.get_max_stress(beam)

#打印结果

print("最大位移:",max_displacement)

print("最大应力:",max_stress)

#生成报告

report=model.generate_report()

report.save("Beam_Analysis_Report.pdf")6.2.8代码解释创建模型：使用LUSAS_API模块创建一个模型实例。定义几何形状：通过create_beam函数定义梁的几何尺寸。设置材料属性：创建一个材料实例，并使用set_material函数为梁指定材料。应用边界条件与载荷：使用apply_boundary_condition和apply_load函数分别设置梁的固定端和力载荷。求解设置：选择线性静力学求解器，并使用set_solver函数设置求解器。运行求解与结果分析：调用solve函数进行求解，然后使用get_max_displacement和get_max_stress函数获取最大位移和最大应力。生成报告：使用generate_report函数生成分析报告，并保存为PDF文件。通过以上步骤，可以有效地在LUSAS中进行静力学分析，评估结构在静载荷下的性能。7LUSAS中后处理技术详解7.1结果可视化在结构力学仿真软件LUSAS中，结果可视化是后处理阶段的关键步骤，它帮助工程师直观地理解结构的响应。LUSAS提供了丰富的可视化工具，包括但不限于：位移云图：显示结构在载荷作用下的位移分布。应力云图：以颜色梯度展示结构内部的应力分布。应变云图：类似应力云图，但展示的是应变分布。变形图：结构在载荷作用下的变形形态，可选择放大比例以清晰显示微小变形。路径分析：沿指定路径展示位移、应力或应变的变化。截面分析：展示结构截面的内部力和应力分布。7.1.1示例：位移云图的生成假设我们完成了一个简单的梁结构的静力学分析，现在想要生成位移云图。在LUSAS中，操作步骤如下：选择结果文件：在后处理界面，首先选择包含静力学分析结果的文件。加载结果：点击“加载结果”按钮，确保位移结果被正确加载。选择位移云图：在可视化菜单中，选择“位移云图”选项。设置参数：调整云图的显示参数，如颜色方案、位移比例等。生成云图：点击“生成”按钮，软件将自动创建位移云图。7.2数据分析与解释数据分析与解释是LUSAS后处理的另一重要方面，它涉及对仿真结果的深入理解，以验证设计的正确性和安全性。LUSAS提供了多种工具来帮助用户进行数据分析，包括：结果查询：允许用户查询特定节点或单元的位移、应力、应变等数据。图表生成：创建图表来展示随时间变化的位移、应力或应变。安全系数计算：基于材料属性和应力分析结果，计算结构的安全系数。模态分析结果：对于进行模态分析的结构，可以查看和分析其固有频率和振型。7.2.1示例：安全系数的计算假设我们分析了一个承受特定载荷的结构，现在需要计算其安全系数。在LUSAS中，可以通过以下步骤进行：加载应力结果：确保静力学分析的应力结果已加载。选择材料属性：在材料属性菜单中，选择结构使用的材料，获取其强度极限。计算安全系数：使用LUSAS内置的工具，基于应力结果和材料强度，计算安全系数。结果输出：将计算得到的安全系数输出到报告中，或以图表形式展示。在实际操作中，安全系数的计算可能涉及以下公式：安全系数例如，如果材料的强度极限为200MPa，而分析得到的最大应力为100MPa，则安全系数为2，表明结构在当前载荷下是安全的。7.2.2结论通过LUSAS的后处理功能，工程师可以不仅直观地看到结构的响应，还能深入分析数据，确保设计的结构满足安全和性能要求。无论是生成位移云图还是计算安全系数，LUSAS都提供了强大的工具来支持这些操作，使得结构分析更加全面和精确。8高级静力学分析8.1非线性静力学分析非线性静力学分析是结构力学仿真中的一种高级方法，用于解决结构在大变形、材料非线性、几何非线性或接触非线性条件下的静力问题。在LUSAS软件中，非线性静力学分析可以通过设置非线性材料属性、考虑大变形效应、定义接触条件等来实现。8.1.1非线性材料模型在LUSAS中，可以定义多种非线性材料模型，如弹塑性模型、超弹性模型、粘弹性模型等。例如，弹塑性模型可以通过提供应力-应变曲线来描述材料的非线性行为。8.1.2大变形效应大变形效应是指结构在受力作用下发生显著几何变化的情况。LUSAS通过使用非线性几何方程来考虑大变形效应，确保分析结果的准确性。8.1.3接触条件接触分析是解决结构间接触问题的关键，如摩擦、间隙、滑移等。在LUSAS中，接触条件可以通过定义接触对、设置接触属性（如摩擦系数）来实现。8.2接触分析接触分析在结构仿真中用于模拟两个或多个物体之间的相互作用，特别是在非线性静力学分析中，接触分析能够准确预测结构在接触界面处的应力和变形。8.2.1定义接触对在LUSAS中，接触分析首先需要定义接触对，即哪些表面或节点将参与接触。例如，可以定义一个面作为主面（MasterSurface），另一个面作为从面（SlaveSurface）。8.2.2设置接触属性接触属性包括接触类型（如面-面接触、面-节点接触）、摩擦系数、间隙行为等。这些属性的正确设置对于获得准确的接触分析结果至关重要。8.2.3接触算法LUSAS使用先进的接触算法来解决接触问题，确保在分析过程中能够准确捕捉接触界面的非线性行为。8.3复合材料分析复合材料因其独特的性能和广泛的应用，在现代工程中扮演着重要角色。LUSAS提供了强大的复合材料分析功能，能够处理复杂的复合材料结构。8.3.1复合材料层定义在LUSAS中，复合材料结构可以通过定义多层材料来模拟。每一层可以有不同的材料属性和厚度，以反映复合材料的层状结构。8.3.2层间效应层间效应是指复合材料中层与层之间的相互作用，包括层间剪切、脱层等。LUSAS能够考虑这些效应，提供更准确的复合材料结构分析。8.3.3复合材料失效准则复合材料的失效准则用于预测材料在不同载荷条件下的破坏模式。在LUSAS中，可以定义多种失效准则，如最大应力准则、最大应变准则、Tsai-Wu准则等，以评估复合材料结构的安全性。8.3.4示例：非线性静力学分析假设我们有一个简单的梁结构，需要进行非线性静力学分析，考虑材料的弹塑性行为。#LUSAS非线性静力学分析示例

#定义材料属性

material={

"type":"elasto-plastic",

"elastic_modulus":200e9,#弹性模量，单位：Pa

"poisson_ratio":0.3,#泊松比

"yield_stress":235e6,#屈服强度，单位：Pa

"stress_strain_curve":[#应力-应变曲线

[0,0],

[235e6,0.002],

[400e6,0.005]

]

}

#定义结构几何和网格

geometry={

"length":1.0,#梁的长度，单位：m

"width":0.1,#梁的宽度，单位：m

"height":0.05,#梁的高度，单位：m

"mesh_size":0.1#网格尺寸，单位：m

}

#定义载荷和边界条件

load={

"type":"point_load",

"magnitude":1000,#载荷大小，单位：N

"position":[0.5,0,0]#载荷作用位置，单位：m

}

boundary_conditions={

"type":"fixed",

"position":[0,0,0]#固定边界位置，单位：m

}

#进行非线性静力学分析

analysis={

"type":"nonlinear_static",

"material":material,

"geometry":geometry,

"load":load,

"boundary_conditions":boundary_conditions

}

#输出分析结果

results={

"displacements":[0.001,0.0005,0],#位移结果，单位：m

"stresses":[300e6,200e6,100e6]#应力结果，单位：Pa

}在这个示例中，我们定义了一个弹塑性材料的梁结构，考虑了材料的非线性行为，并施加了一个点载荷。通过设置边界条件，我们进行了非线性静力学分析，并输出了位移和应力结果。8.3.5示例：接触分析考虑一个简单的接触问题，一个球体压在一个平板上，需要进行接触分析以预测接触界面的应力分布。#LUSAS接触分析示例

#定义材料属性

material_ball={

"type":"elastic",

"elastic_modulus":70e9,#弹性模量，单位：Pa

"poisson_ratio":0.3#泊松比

}

material_plate={

"type":"elastic",

"elastic_modulus":200e9,#弹性模量，单位：Pa

"poisson_ratio":0.3#泊松比

}

#定义结构几何和网格

geometry_ball={

"radius":0.05,#球体半径，单位：m

"mesh_size":0.01#网格尺寸，单位：m

}

geometry_plate={

"length":1.0,#平板长度，单位：m

"width":0.5,#平板宽度，单位：m

"height":0.01,#平板高度，单位：m

"mesh_size":0.05#网格尺寸，单位：m

}

#定义接触对

contact_pair={

"master_surface":"plate_top",#主面：平板顶部

"slave_surface":"ball_bottom"#从面：球体底部

}

#设置接触属性

contact_properties={

"type":"frictionless",#接触类型：无摩擦

"gap_opening":0.001#间隙开启，单位：m

}

#定义载荷和边界条件

load={

"type":"pressure",

"magnitude":1e6,#压力大小，单位：Pa

"surface":"ball_bottom"#压力作用表面：球体底部

}

boundary_conditions={

"type":"fixed",

"position":[0,0,0]#固定边界位置，单位：m

}

#进行接触分析

analysis={

"type":"contact_analysis",

"material_ball":material_ball,

"material_plate":material_plate,

"geometry_ball":geometry_ball,

"geometry_plate":geometry_plate,

"contact_pair":contact_pair,

"contact_properties":contact_properties,

"load":load,

"boundary_conditions":boundary_conditions

}

#输出分析结果

results={

"contact_stress":[1e6,0.5e6,0.2e6],#接触应力结果，单位：Pa

"displacements":[0.001,0.0005,0]#位移结果，单位：m

}在这个示例中，我们定义了球体和平板的材料属性、几何形状和网格。通过设置接触对和接触属性，我们进行了接触分析，并输出了接触应力和位移结果。8.3.6示例：复合材料分析考虑一个由多层不同材料组成的复合材料板，需要进行复合材料分析以评估其在载荷作用下的性能。#LUSAS复合材料分析示例

#定义复合材料层

composite_layers=[

{

"material":{

"type":"elastic",

"elastic_modulus":150e9,#弹性模量，单位：Pa

"poisson_ratio":0.3#泊松比

},

"thickness":0.005#层厚度，单位：m

},

{

"material":{

"type":"elastic",

"elastic_modulus":100e9,#弹性模量，单位：Pa

"poisson_ratio":0.35#泊松比

},

"thickness":0.005#层厚度，单位：m

}

]

#定义复合材料板的几何和网格

geometry={

"length":1.0,#板的长度，单位：m

"width":0.5,#板的宽度，单位：m

"mesh_size":0.05#网格尺寸，单位：m

}

#定义载荷和边界条件

load={

"type":"uniform_load",

"magnitude":1000,#载荷大小，单位：N/m^2

"surface":"top_surface"#载荷作用表面：顶部表面

}

boundary_conditions={

"type":"fixed",

"position":[0,0,0]#固定边界位置，单位：m

}

#定义复合材料失效准则

failure_criterion={

"type":"tsai-wu",

"material_properties":composite_layers

}

#进行复合材料分析

analysis={

"type":"composite_material_analysis",

"composite_layers":composite_layers,

"geometry":geometry,

"load":load,

"boundary_conditions":boundary_conditions,

"failure_criterion":failure_criterion

}

#输出分析结果

results={

"displacements":[0.001,0.0005,0],#位移结果，单位：m

"stresses":[100e6,50e6,20e6],#应力结果，单位：Pa

"failure_index":0.8#失效指数

}在这个示例中，我们定义了一个由两层不同材料组成的复合材料板，考虑了复合材料的层间效应，并施加了一个均匀载荷。通过设置复合材料失效准则，我们进行了复合材料分析