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。
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
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
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 或*LOAD_SHELL_OPTION 结合才能施加。
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。
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。
约束
2、刚体和刚体约束
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
5、铰链连接
*CONSTRAINED_JOINT_OPTION:定义各种铰链,如球铰、转动铰、万向铰等。
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。
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。