lsdyna单元介绍

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1、第3章ANSYS/LS-DYNA单元类型本章目标1.了解显式动力单元家族2.描述简化积分单元和沙漏3.详细描述每种显式动力单元4实体单元的LAGRANGE、EULER、ALE物质描述5其他的单元类型简介6梁单元做接触时辅助节点带来的问题7.讲解使用显式动力单元的要点显式动力单元概述ANSYS/LS-DYNA给出7种单元类型:LINK160:显式pin-jointed桁架单元(similartoLINK8)BEAM161:显式梁单元(similartoBEAM4)SHELL163:显式薄壳单元(similartoSHELL

2、181)SOLID164:显式块单元(similartoSOLID45)COMBI165:显式弹簧与阻尼单元(similartoCOMBIN14)MASS166:显式结构质量(similartoMASS21)LINK167:显式缆单元(similartoLINK10)所有显式动力单元为三维的显式动力单元概述（续）显式单元族在以下方面与ANSYS隐式单元明显不同:（参见KEYWORD手册）每种单元可用于多种材料模型.在ANSYS隐式分析中,不同的单元类型仅仅适用于特定的材料类型，如超弹材料(HYPER56,58,and74

3、)和粘塑性材料(VISCO106and108).每种单元类型有几种不同算法.如果ANSYS隐式单元有多种算法，则具有多个单元名称(如SHELL43和63).在ANSYS/LS-DYNA中，每中单元类型可以具有多种算法，如SHELL163有11种.所有显式动力单元具有一次线性位移函数.目前尚没有具有二次位移函数的高阶单元.每种显式动力单元缺省为单点积分.不具备带额外形函数和中间节点的单元以及P单元.简化积分单元简化积分单元是一个使用最少积分点的单元.简化积分块单元具有在其中心的一个积分点；一个简化壳单元在面中心具有一个积分

4、点。全积分块与壳单元分别具有8个和4个积分点.在显式动力分析中最耗CPU的一项就是单元的处理.由于积分点的个数与CPU时间成正比,所有的显式动力单元缺省为简化积分.除了节省CPU,单点积分单元在大变形分析中更加有效.ANSYS/LS-DYNA单元能承受比标准ANSYS隐式单元更大的变形.简化积分单元有两个缺点:出现零能模式(沙漏).应力结果的精确度与积分点直接相关.沙漏变形沙漏变形是一种以比结构全局响应高的多的频率震荡的零能变形模式.沙漏模式导致一种在数学上是稳定的，但在物理上是不可能的状态。它们通常没有刚度，变形呈现锯

5、齿形网格.单点积分单元将产生零能模式.沙漏的出现可能会导致结果无效，应尽量避免和减小.如果总的沙漏能大于模型内能的10%,这个分析就有可能是失败的.在LS-DYNA求解时生成的ASCII文件(GLSTAT、MATSUM)可输出沙漏能.有时侯即使5%也是不允许的.对单点积分实体单元的零能模式:单元-沙漏模式Solution:AnalysisOptions->BulkViscosity强烈建议使用缺省值沙漏变形控制ANSYS/LS-DYNA有以下方法控制沙漏:1:避免单点载荷单点载荷容易激发沙漏.2:用全积分单元全积分单元不

6、会出现沙漏.用全积分单元(KEYOPTS)定义模型的一部分或全部可以减少沙漏.3:全局调整模型体积粘性沙漏变形可以通过结构体积粘性来阻止，可以通过使用EDBVIS命令控制线性和二次系数，从而增大模型的体积粘性。建议刚度系数不超过0.154:全局增加弹性刚度沙漏还可以通过增大弹性刚度来消除.即用命令EDHGLS增加沙漏系数(HGCO)：Solution:AnalysisOptions->HourglassCtrls->BulkViscosity5:局部增加弹性刚度有时只需用EDMP,HGLS命令增加某些特定材料或区域单元的

7、刚度即可达到目的.沙漏变形控制如何定义显式动力单元显式动力单元通过标准ANSYS步骤定义：Step1:SelectLS-DYNAExplicitforANSYSGUIfilteringMainMenu:Preferences:选择LS-DYNAExplicit将过滤单元表，方便定义单元.显式与隐式单元不能同时在分析中出现.STEP2:AddelementtypePreprocessor:Elementtype->Add/Edit/Dele....如何定义显式动力单元（续）LINK160杆单元3D圆杆单元只能用来承受轴向载

8、荷.用3个节点定义单元.第3个节点用来定义杆单元坐标BEAM161梁单元由于刚体旋转不产生应变，此3D梁适用于刚体旋转.用3个节点定义此单元.可以定义几种标准梁截面.SHELL163薄壳单元Shell163有11种不同算法.最重要的几种有:Belytschko-Tsay(BT,KEYOPT(1)=2,default)