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01.LS-DYNA边界条件及载荷介绍

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有限元对结构进行计算分析时,边界条件的施加至关重要。施加什么样的边界条件,就有什么样的计算结果,边界条件不同计算结果也不同。有限元结构分析时,计算结果只对边界条件负责,只要所选的边界条件满足有限元平衡方程求解要求,就能得到正确结果。


边界条件主要用来描述CAE模型与外界的关系模型内部各部分之间的相互关系,边界条件同时是驱使模型发展、变化的“动力”。常见的边界条件有约束、载荷(集中力/压力/重力/力矩等)、强制运动(位移/速度/加速度)、接触等;本系列主要分享常用的边界条件的使用方法,系统整理便于大家学习。


一、载荷加载

LS-DYNA 加载采用的是*LOAD 关键字,可以施加集中力,均布力,爆炸冲击波、重力等各种载荷。


1、集中力

*LOAD_NODE_POINT:对点添加载荷

*LOAD_NODE_POINT_SET:对SET集合添加载荷

image.png

集中力

2、均布力

*LOAD_SEGMENT/*LOAD_SEGMENT_SET:加载压强

*LOAD_BEAM_OPTION:给梁单元表面施加均布力

image.png

均布力

3、重力

*LOAD_BODY_Z:Z向添加重力

4、轴向力

*INITIAL_AXIAL_FORCE_BEAM:梁单元轴向力(螺栓预紧力)

5、冲击波

*LOAD_BLAST:提 供 一 种 简 单 的 方 法 施 加 爆 炸 冲 击 波 , 需 要与 *LOAD_SEGMENT *LOAD_SEGMENT_SET *LOAD_SHELL_OPTION 结合才能施加。

*LOAD_SSA:提供一种简单的方式给结构施加一个水下爆炸冲击波的影响,可考虑最初的爆炸和随 后的气泡振动的影响。    

6、给刚体施加集中力/力矩

*LOAD_RIGID_BODY:与*LOAD_NODE_OPTION 功能相同,只不过是给一个刚体施加节点集中力或力矩, 作用的点是刚体的质心或绕总体坐标轴(力矩)。

7、温度热载荷

*LOAD_THERMAL_OPTION:在结构分析中定义节点温度热载荷,仅仅用于结构分析,不用于热分析或热/结构耦 合分析。


二、约束

LS-DYNA 施加各种约束采用的是*CONSTRAINED 关键字,可以定义铰链、焊点、铆接、节 点刚体等各种约束关系。


1、约束节点

*BOUNDARY_SPC_NODE:对节点添加约束。

*BOUNDARY_SPC_NODE_SET:对节点集*SET_NODE 添加约束。


image.png

约束

2、刚体和刚体约束

*CONSTRAINED_RIGID_BODIES:约束两个刚体,使从刚体跟随主刚体运动。    

3、刚体和变形体约束

*CONSTRAINED_EXTRA_NODES_OPTION:对于刚体与变形体的相互连接关系,只能采用该关键字(对于变形体与变形体之间的相互连接关系 ,采 用 的 是 *CONSTRAINED _NODE_SET ,生成节点刚体。

4、焊接连接

*CONSTRAINED_GENERALIZED_WELD_OPTION:定义通常的点焊、片焊、接焊等一般焊接连接,可以定义各种失效准则,如塑性失效, 断裂失效。    

5、铰链连接

*CONSTRAINED_JOINT_OPTION:定义各种铰链,如球铰、转动铰、万向铰等。


三、边界条件

LS-DYNA 通过关键字*BOUNDARY_OPTION 施加各种边界条件,当然对不同的求解 领域有不同的边界条件,如结构分析的速度、位移边界条件,热分析的温度、辐射、对流边 界条件等。


1、强制运动

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION :给一系列节点或刚体施加速度/加速度/位移,按照强制指令来运动。

2、地面和刚性墙

*RIGIDWALL:地面和刚性墙也是一种约束,即限制研究对象只能在地面以上进行运动或者刚性墙的一侧运动。


四、初始速度

许多冲击模型都包含初始速度(Initial Velocity),初始速度定义关键字如下。

 *INITIAL_VELOCITY:对节点集*SET_NODE 定义初始速度。

 *INITIAL_VELOCITY_NODE:定义节点初始速度。

 *INITIAL_VELOCITY_RIGID_BODY:定义刚体零件初始速度。

*INITIAL_VELOCITY_GENERATION:既可以对节点集又可以对零件*PART或零件集*SET_PART 定义初始速度。

*INITIAL_VELOCITY_GENERATION_START_TIME:针对零件集初始速度定义的生效不是从零时刻开始。

*PART_INERTIA:定义刚体零件的初始速度。



 

           
END
         

       

来源:CAE碰撞仿真指导
LS-DYNA振动断裂焊接爆炸GID螺栓
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-06-25
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CAE碰撞仿真指导
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