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04.LS-DYNA重力加载

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LS-DYNA是一个用于非线性动力分析的有限元软件,常用于碰撞分析、爆炸模拟等;加载方式有很多种,包括力、压力、加速度等等。而重力作为一种体积力,应该通过施加加速度来实现。

 *LOAD_BODY_Z 用于在LS-DYNA中施加沿全局Z轴方向的重力(体积力),模拟结构在重力作用下的响应。其本质是为模型中的质量施加一个均匀的加速度场(如重力加速度)。适用于静态或动态分析中的自重加载,如建筑物沉降、跌落测试、地震分析等。


重力作用于整个模型或者指定区域所有的节点上,重力是体力中使用频率最高的一种,重力通过施加重力加速度实现。*LOAD_BODY_Z的内部变量,只有1个卡片。关键字*LOAD_BODY_X/Y/Z/RX/RY/RZ/VECTOR共用1个卡片,只是需要定义的内部变量有差异。


【1】关键字:*LOAD_BODY_Z


load_body_z - 副本.png        

左右滑动

load_body_z - 副本 (2).png        



>LCID:重力加速度曲线的ID,对应*DEFINE_CURVE>LCID,加速度的方向默认沿z轴方向。如果关键字改为*LOAD_BODY_X,则加速度的方向默认沿x轴方向,其他关键字依此类推。


>SF:重力加速度曲线的比例系数,仅针对曲线的纵坐标进行比例缩放。


> LCIDDR:动态松弛曲线ID,定义重力时采用默认值。


>XC、YC、ZC:定义关键字*LOAD_BODY_RX/RY/RZ时用,即角速度的方向与x、y、z轴夹角的余弦值。


> CID:局部坐标系ID。如果定义了局部体系,则前面LCID曲线定义的加速度方向即相对于局部坐标系的z轴,不定义则默认相对于全局坐标系的z轴。


【2】定义载荷曲线(恒定重力加速度)


任何有质量的物体都无法摆脱重力的束缚,对于所有物体来说重力是一直存在的,但是与其他力的加载曲线的定义一样,LCID选择的曲线仍然要从坐标原点开始而不应当从零时刻开始就存在加速度。以 mm-ms-kg-kN 单位制为例,通常定义重力加速度的曲线需要3个点,分别是(0,0)、(0.1,1)、(150,1)通过变量SF来定义重力加速度的值9.81e-3。


image.png  


使用*DEFINE_CURVE定义加速度随时间的变化,重力加速度的单位一定要保持一致。重力加速度为9.81m/s²=9.81×10-3mm/ms2


【3】注意事项


  • 单位一致性:确保 SCALE 的单位与模型单位制匹配(如长度单位是米还是毫米)。示例:若模型单位为 mm-ton-s,重力加速度应输入 9806 mm/s²(而非9.81 m/s²)。


  • 显式积分中的时间步长:显式分析中,重力加载需足够时间使结构响应稳定(建议通过动态松弛或准静态分析实现)。


  • 部件选择:若仅需对部分结构施加重力,需正确定义 NSID 和 SELTYP。


  • 方向验证:确保模型的Z轴与实际重力方向一致,否则需调整模型或使用旋转关键字(如 *DEFINE_TRANSFORMATION)。



         
END          
       

来源:CAE碰撞仿真指导
LS-DYNA碰撞非线性建筑爆炸
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首次发布时间:2025-06-25
最近编辑:5小时前
CAE碰撞仿真指导
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02.LS-DYNA约束介绍

一、约束关键字介绍关键字:*BOUNDARY_SPC_NODE/SET。作用:约束是通过限制CAE 模型中一些节点的自由度来限制结构的运动状态。施加对象:节点或SET。关键字含义: 上述关键字为给节点ID号为1001、1002、1003的三个节点施加3个平动和3个转动的约束;六个自由度为dofx、dofy、dofz、dofrx、dofry、dofrz,1表示约束,0表示放开。。对一个节点集 合施加约束的关键字*BOUNDARY_SPC_SET 与之相比唯一的区别是,卡片1的第一个变量是NSID。>ID:约束定义关键字的 ID。如果用户定义了该项,则关键字自动变为*BOUNDARY SPC NODE_ID;如果用户不定义该项,提交计算不会报错,但是再次导入、导出HyperMesh时会被自定义一个ID。> TITLE:约束定义的命名,为非必要定义项。>NID:约束施加的节点的NID。*BOUNDARY_SPC_SET 关键字的该项变量 NSID 对应*SET NODE>SID,即节点集的ID。>CID:局部坐标系ID号。CID=0表示采用全局坐标系。当约束的自由度方向与全局坐标系方向不一致时可以定义局部坐标系,使该局部坐标系的坐标轴的方向与约束的自由度的方向相同;全约束或者全不约束时局部坐标系与全局坐标系没有区别。> DOFX:沿坐标轴X方向的平动(translation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。> DOFY:沿坐标轴Y方向的平动(translation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。> DOFZ:沿坐标轴Z方向的平动(translation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。> DOFRX:沿坐标轴X方向的转动(rotation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。> DOFRY:沿坐标轴Y方向的转动(rotation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。> DOFRZ:沿坐标轴Z方向的转动(rotation)自由度。定义值为1表示约束该方向的自由度,不定义或者值为0表示不约束该方向的自由度。二、 HyperMesh创建约束在HyperMesh中,在功能区 Solver 界面空白处右击,在弹出的快捷菜单中选择Create→*BOUNDARY命令,可以创建约束。 点击关键字后,出现创建约束界面; > nodes:在图形区模型中选择需要约束自由度的节点。可以用鼠标左键单击单选,也可以用shift+鼠标左键框选。虽然只选择单个节点进行约束理论上并不为错,但是我们推荐大家至少要选择一个单元的4个节点或者rigidlink的主节点,因为单点约束容易导致减缩积分单元的沙漏问题。> relative size=:约束图标在图形区的显示尺寸。对模型节点施加约束后,在图形区会显示一个三角形的约束标识,三角形顶点的数字1~6表示该节点的哪些自由度受到约束。约束图标太小,用户不容易发现约束究竟施加在模型中的哪些节点上;约束图标太大,影响用户对约束施加的准确位置的判断。约束图标的尺寸可以随时调整,即使不定义节点约束时调整该数值也可以适时改变图形区约束图标的显示尺寸。> dofl~dof6:节点的6个自由度。dofl~dof3分别是节点在x、y、z3个方向的平动自由度,dof4~dof6分别是节点在x、y、z3个方向的转动自由度,哪一项被选中即表示该方向自由度被约束。> Create:创建约束。 END 来源:CAE碰撞仿真指导

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