AUTODYN培训一.ppt

,添加标题,拉格朗日,-,拉格朗日接触,一级标题,第二级,第三级,第四级,第五级,1-,*,ANSYS AUTODYN,基础培训一,AUTODYN,课程安排,第一天：,ANSYS,产品介绍,AUTODYN,简介,AUTODYN,界面,一般问题分析过程,第二天：,Lagrange,求解器,模型生成,Lagrange,之间的作用,第三天：,Euler,求解器,起爆设置,流固耦合,第四天：,特色技术,材料模型,第五天：,ALE,求解器,SPH,求解器,SPH,与,Lagrange,作用,(,注,),上课安排,：,上午主要用来讲课，配以课堂练习；下午继续未讲完的内容，然后做当,日练习，并就当日的内容进行答疑。,上课时间：,上午,09,：,3012,：,00,下午,13,：,3017,：,00,基础培训一,1,、,ANSYS,产品介绍,2,、,AUTODYN,简介,3,、,AUTODYN,界面,4,、一般问题的分析步骤,ANSYS,产品介绍,ANSYS,是被世界各地各领域的工程师所广泛使用的有限元软件包,:,结构,热,流体,包括,CFD(,计算流体动力学,),电场,/,静电,电磁,ANSYS,应用的部分工业领域列表：,ANSYS,软件的主要功能,航空航天,核工业,石油化工,铁道,机械制造,能源,汽车交通,国防军工,电子及器具,土木工程,生物医学,水利,ANSYS,产品介绍,结构分析,ANSYS,软件的主要功能,结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反力。,静力分析,用于静力载荷条件,可以模拟诸如大变形、大应变、接触、塑性、超弹、蠕变等非线性行为,ANSYS,产品介绍,结构分析,ANSYS,软件的主要功能,动力学分析,包括质量和阻尼效应,模态分析,计算固有频率及振型,谐响应分析,确定结构对已知幅值和频率的正弦载荷的响应,瞬态动力学分析,确定结构对随时间变化载荷的响应，可以包括非线性行为,其他结构功能,谱分析,随机振动,特征值屈曲,子结构,子模型,疲劳、断裂力学、复合材料,ANSYS,产品介绍,结构分析,ANSYS,软件的主要功能,显示动力学,ANSYS/LS-DYNA,侧重惯性力占主导的大变形模拟,用于模拟冲击、碰撞、跌落、爆炸、快速成型等高度非线性问题,ANSYS,产品介绍,热分析,ANSYS,软件的主要功能,热分析用于确定物体的温度分布。其他感兴趣的包括热损失或获得的量，热梯度、热通量等也可以获得。,所有三种主要的传热方式都可以模拟：传导、对流及辐射,稳态,时间相关效应可以忽略,瞬态,确定温度等时间相关的量,可以模拟相变,(,熔化或凝固,),ANSYS,产品介绍,电磁分析,ANSYS,软件的主要功能,电磁分析用于计算电磁装置的电磁场,静态及低频,电磁场,模拟直流电源操作装置，低频,AC,或低频瞬态信号,例如,:,螺线管制动器、电机、变压器,感兴趣的量如磁通量密度、场强磁力及磁矩、阻抗、电感、涡流、功率损失及通量泄漏等。,ANSYS,产品介绍,电磁分析,ANSYS,软件的主要功能,高频,电磁场,模拟装置的电磁波传播,例如,:,微波及,RF passive,部件,波导,同轴连结器,感兴趣的量包括,S-,参数，,Q-,因子,返回损失，电介质和传导损失，及电场和磁场,同轴电缆中的电场,(EFSUM),ANSYS,产品介绍,流体分析,ANSYS,软件的主要功能,计算流体动力学,(CFX),确定流体的流动及温度分布,ANSYS/CFX,应用,:,航空航天,电子封装，汽车设计,典型量包括速度、压力、温度及对流换热系数,足球上的压力分布,导管中的流速,飞机气动分析,ANSYS,产品介绍,耦合场分析,ANSYS,软件的主要功能,耦合场分析考虑两种或多于两种场之间的相互作用,。,每一种场都依赖于另一种场使得不可能对每个场单独求解，因此需要一个能够将物理问题综合在一起考虑计算的程序。,例如,:,热应力分析,压电分析,(,电及结构,),声学,(,流体及结构,),热电分析,导热,(,磁和热,),静电结构分析,双金属杆由于加热产生变形,ANSYS,产品介绍,世界顶级前后处理器,ICEM CFD,几何处理,/,修补,/,简化,表面网格,四面体,/,高级六面体网格,网格编辑与修改,输出所有,CAE/CFD,格式,六面体网格,抽中面,结构网格,网格加密和粗化,ANSYS,产品介绍,全自动六面体网格,Boeing 747,by FAA,多学科优化,多学科流程集成；,多目标优化；,六西格玛设计。,重量轻,成本低,RCS,小,升力大,阻力小,内力小,应力小,CAD,模型,重量估算,成本估算,全局,变量,网格模型,隐身计算,气动计算,强度计算,重量,成本,RCS,升力,阻力,应力,内力,新,方,案,压力,ANSYS DesignXplorer,概念,设计,多学科优化,6Sigma,设计,自动,循环,多目标优化,Workbench,技术构架,仿真技术集成,仿真流程集成,多学科优化,Applet,Generator,CAD,数据管理,产品,数据,Workbench,用户环境,An soft,Simlab,EASY5,MatLab,Mathcad,Excel,.,Nastran,Abaqus,Ls-Dyna,DADS,ADAMS,StarCD,Fluent,Multiphysics,Mechanical,CFX/CART3D,AUTODYN,EMAG/FEKO,Fe-safe/CivilFEM,ASAS/AQWA,WBDB,MCAD,EDA,控制系统,CAD,系统,Pro/E,Unigraphics,Catia,Inventor,Mentor,Cadence,ANSYS,API,智力资源库,虚拟样机库,数据库管理,PDM/PLM,用户算法,重量估算,成本估算,规范演算,第三方程序,用户程序,仿真,数据,基础培训一,1,、,ANSYS,产品介绍,2,、,AUTODYN,简介,3,、,AUTODYN,界面,4,、一般问题的分析步骤,AUTODYN,发展概述,AUTODYN,由美国,Century Dynamics,公司于,1985,年开发成功，该软件从开发至今一直致力于军工行业的研发。,2005,年,1,月该公司加盟,ANSYS,公司，现正融入,ANSYS,协同仿真平台；,1995,开发出高精度,Euler-FCT,、,Euler-,Godunov,求解器，专门用来模拟爆炸冲击波的传递；,2000,引入由欧洲航空局开发的,SPH,求解器，专门用来模拟超高速条件下的接触碰撞分析；,在国际军工行业占据,80,以上市场。,国防,*,内、外弹道学,*,成形装药设计,*,冲击波形成与传播,*,动能和化学能战斗部,*,装甲、反装甲及冲击引爆,*,空气、水（中）以及地下爆炸,*,结构加载、相互作用以及响应,AUTODYN,行业应用,石油,*,液体晃动,*,完井射孔,*,事故模拟,*,冲击面板设计,*,爆炸切割,航空航天,*,鸟 撞,*,导弹拦截,*,宇宙垃圾碰撞,*,冲击，爆炸以及冲击波加载,制造业,*,材料成形,*,刀具,设计,运输,*,防撞性及乘员动力学,*,轮船碰撞,*,车或隧道内的爆炸冲击,*,安全性,能源,*,免试运行,*,管道振动、移动,*,喷气机、导弹冲击,*,流固耦合,blast effect on building,fragmentation warhead,hypervelocity impact,shaped charge into water,KEP penetration into concrete,hydraulic RAM,bullet impact,reinforced concrete impact,launcher stage separation,Blast-Structure Interaction,AUTODYN,应用实例,Explosively Formed Projectile,破片,聚能装药,穿甲与半穿甲,反应装甲,战斗部设计及侵彻效应,随机破片战斗部,破片战斗部及对目标毁伤,(,计算模型,),87 kg TNT,；,距离,混凝土,5m,；,战斗部直径,330mm,；,高度,910mm,。,随机破片战斗部,爆轰波、破片形成,随机破片战斗部,破片数量,每块破片的体积,重量,质心位置,速度矢量等,破片信息统计,战斗部的威力和效果可以清楚的知道。,随机破片战斗部,爆炸冲击波和破片对目标的毁伤,全预制破片战斗部,聚能装药,Explosively Formed Projectile,爆炸成形侵彻体,(EFP),聚能装药,MEFP,战斗部,聚能装药,射流战斗部,(JET),聚能装药,射流战斗部对目标的毁伤,半穿甲战斗部,侵彻、爆轰效应,穿甲战斗部,钻地弹侵彻钢筋混凝土模型,穿甲战斗部,钻地弹侵彻钢筋混凝土,穿甲战斗部,仿真结果与试验对比（模拟混凝土）,反应装甲,爆炸式反应装甲对冲击的响应,爆轰及冲击波分析,冲击波传播及结构响应,内弹道,火箭点火、级间分离,冲击波对钢筋混凝土靶的作用,Beam Reinforcement,Lagrange Concrete,冲击波对钢筋混凝土靶的作用,Euler-FCT,、,Lagrange,、,Beam Coupling,冲击波对建筑物破坏,1,、窗户和屋顶被冲击波破坏；,2,、门被完全破坏；,3,、整个砖墙被冲击波打坏，在重力作用下坍塌,Euler-FCT、Lagrange、Shell Coupling,地雷爆炸对装甲车的冲击作用,装甲车受到地雷攻击的响应分析,内弹道分析,炮膛内弹体所受到的气动载荷,火箭级间点火分离,要求：既要满足分离功能，又要减小对火箭主体结构及内部设备或控制仪器的冲击,防护墙耐撞性分析,F-4,战斗机撞击,钢筋混凝土墙（厚,3.66m,）,防护墙耐撞性分析,对,1m,厚度防护墙的冲击,(,墙体完全洞穿,),对,3m,厚度防护墙的冲击,(,没有穿过墙体,),管式汽车炸弹,材料的碰撞响应,典型的固体金属碰撞结果,应变率,碰撞速度,(m/s),结果,10,-5,蠕变,10,-5-,10,-1,弹性,10,-1-,10,1,10,8,12000,碰撞固体气化,典型的碰撞现象,速度,低速,高速,变形,全局,局部,响应时间,ms-s,us-ms,应变,0.5-10%,50%,应变率,0.01-10s,-1,10000s,-1,压强,s,Y,10-100,s,Y,连续介质力学,连续介质运动方程：,质量守恒,动量守恒,能量守恒,材料模型,初始条件,边界条件,在,AUTODYN,中，这些方程通过显示积分和不同的求解技术来求解；,对于不同的求解器，方程都是相同的；具体的求解过程根据求解器而定。,材料模型,状态方程 强度模型 失效模型,AUTODYN,求解器类型,Lagrange,Euler,ALE,SPH,Shell,Beam,AUTODYN,求解器,求解器使用技术：有限差分、有限体积、有限元和无网格粒子方法。,Lagrange,*,2D&3D 3D Parallel,ALE 2D&3D 3D Parallel,Shell/Membrane,*,2D&3D 3D Parallel,Beam/Truss/Spring/Damper,*,3D 3D Parallel,SPH 2D&3D 3D Parallel,Euler-FCT 2D&3D 3D Parallel,Multi-Material Euler 3D 3D Parallel,Fill3D,*,*,结构和非结构求解器,*,2D,用拉格朗日,AUTODYN,要求所有的数值技术将复杂的问题分解成有限的更小、更简单,的问题，这个过程称为离散化过程；,方程离散化方法：,时间,空间,时间离散化对于所有的求解器是相同的；,不同的是空间离散化,(,比如：几何定义和数值积分,),。,离散化,时间离散,整个求解时间域被分成若干个时间步长（经常是数千上万个）；,在,AUTODYN,中所有的求解器用显示积分方法：,根据前一个时间步长值通过积分求变量的值；,计算简单。,空间离散,根据问题，需要将物理几何模型需要被分成许多个连续的或不连续的部分（单元、粒子）；,两种基本方案：,Lagrangian,依据材料,离散部分与材料一起移动；,Eulerian,依据空间，离散部分在空间上保持固定。,所有的求解器,(SPH,除外,),用网格来离散几何模型；,网格定义节点,(,顶点,),、边,(,线,),和单元,-,连通性固定；,根据求解器，网格可以是结构化或非结构化网格；,SPH,用粒子建立模型，每一个粒子通过核函数作用,-,连通性不固定。,Lagrange,网格：基于,Lagrangian,方法,拉格朗日网格,网格在材料里面,外面空间,不需要网格,Euler,网格：基于,Eulerian,方法,网格固定在空间材料在网格中流动,外面空间需要空物质网格,欧拉网格,SPH,：粒子,(,无网格,),基于,Lagrangian,方法,由粒子来组成几何模型,外面空间,不需要粒子,SPH,网格,Lagrange,Euler ALE,SPH,空间网格对比,模型相关概念,Part,采用相同求解器的一组节点和单元的集合；,相同的求解器可以使用多个,part,；,可用于结构和非结构求解器。,component,可选择；,Part,组；,一个,component,可以包含多个,part,。,用来帮助模型结构和参数设置,对多个,part,进行速度、初始条件和材料的设置；,边界条件的施加；,平移、旋转和放大,/,缩小多个,part,；,复制和删除多个,part,。,Group,其它实体的集合,求解器之间的联合,每一次计算可以有多个,PART,；,同一个模型不同的,PART,之间以及模型与模型之间通过以下方式作用：,Join,Lagrange-Lagrange,作用,Euler-Lagrange,作用,复杂模型可以通过此种方式建立。,对于每一个问题,选择最适合的求解器,求解器之间的联合,Lagrange,ContactJoin,Euler,Coupling,Join,ALE,ContactJoin,Coupling,ContactJoin,SPH,ContactJoin,NA,ContactJoin,ContactJoin,FCT,Coupling,NA,Coupling,NA,Join,Shell,ContactJoin,Coupling,ContactJoin,ContactJoin,Coupling,ContactJoin,Beam,ContactJoin,NA,ContactJoin,ContactJoin,NA,ContactJoin,ContactJoin,Lagrange,Euler,ALE,SPH,FCT,Shell,Beam,基础培训一,1,、,ANSYS,产品介绍,2,、,AUTODYN,简介,3,、,AUTODYN,界面,4,、一般问题的分析步骤,AUTODYN,用户界面,整体界面,AUTODYN,用户界面,文件处理,视 图,动 画,交 互,AUTODYN,用户界面,工 具 栏,AUTODYN,用户界面,控制视图,建立模型,开始,/,停止,一个计算,导 航 面 板,AUTODYN,用户界面,对视图进行平移旋转和比例操作,创建视图,视 图 面 板,AUTODYN,用户界面,对话面板,对话框,帮助 取消 确定,打开窗口按钮,对话面板和对话框,AUTODYN,用户界面,鼠标,/,键盘操作,AUTODYN,用户界面,新建模型和路径,AUTODYN,用户界面,my_ident_0.ad,第,0,步保存文件,my_ident_428.ad,第,428,步保存文件,my_ident_0.ad_formatted,第,0,步格式保存文件,my_ident.his,历史文件,(gauges),my_ident.sum,概要文件,my_ident.prt,打印文件,my_ident.log,记录文件,my_ident.uhs,用户历史文件,my_ident.fil,映射文件,my_ident.frg,破片数据文件,文件名字与含义,AUTODYN,用户界面,autodyn.ini,初始化文件,matlib_name.mlb,材料库文件,partlib_name.slb,Part,库文件,setting_name.set,Plot,设置文件,sequence_name.seq,幻灯片顺序文件,slide_name_nn.gif,演示文件,animation_name.gif,gif,动画文件,animation_name.gfa,gfa,动画文件,其 它 文 件,AUTODYN,用户界面,所有,AUTODYN,的文件是以二进制文件格式保存：,旧版本保存的执行文件自动转变成新版本执行文件,AUTODYN,的其它版本保存的执行文件能够方便地倒入到,AUTODYN v6,中进行计算。,独立的二进制执行文件,AUTODYN,用户界面,AUTODYN,用单精度来满足求解效率和内存的需要，所以单位制的选择相当重要：,避免出现压力低于,10,-6,的单位制；,避免出现单元质量低于,10,-6,的单位。,缺省的单位制如下：,单 位 制,长度,质量,时间,速度,力,压强,密度,能量,mm,mg,ms,m/s,mN,kPa,g/cm,3,mJ,打开消息窗口,打开命令行窗口,AUTODYN,用户界面,消息面板和命令行面板,消息面板,命令行面板,AUTODYN,用户界面,上下文帮助,AUTODYN,用户界面,初 始 界 面 定 制,通过,GUI,改变选项或者编辑初始化文件,autodyn.ini,AUTODYN,用户界面,图像输出格式：,GIF,、,TIFF,和,JPEG,三种格式,动画：,创建,.gif,幻灯片格式,用创建视图菜单来调整每张幻灯片的顺序和显示时间等,可以创建下面一种或三种格式：,GIF,MPEG,AVI,图 像 和 动 画,文件扩展名为,.gfa,创建单张图片,在,AUTODYN,动画播放器中播放,在播放中操作：,大小,旋转,平移,快进,/,快退,控制动画速度,AUTODYN,用户界面,交互式动画文件,AUTODYN,用户界面,标准的应用程序,运行不需要,license,播放,.gif,和,.gfa,动画格式,Gif,格式的动画,动 画 播 放 器,AUTODYN,用户界面,系 统 要 求,AUTODYN,用户界面,编 译 器 要 求,（用户子程序需要）,熟悉菜单,练习,基础培训一,1,、,ANSYS,产品介绍,2,、,AUTODYN,简介,3,、,AUTODYN,界面,4,、一般问题的分析步骤,一般问题分析步骤,第一步 设置求解类型、单位制,2D,问题,3D,问题,一般问题分析步骤,第一种方式：材料库材料,第二步 定义材料,一般问题分析步骤,自定义材料,状态方程,强度模型,失效模型,侵蚀类型,第二步 定义材料,第二种方式,一般问题分析步骤,常用于对初始速度的设置,第三步 定义初始条件,一般问题分析步骤,不同的求解器有相适应的边界条件,第四步 定义边界条件,一般问题分析步骤,一、选择求解器,二、对于,Definition,有两种方式：,Manual,和,Part wizard,第五步 建立模型,大多数求解器两种方式都可以；,对于,Shell(2D),求解器使用,Manual,，,Shell(3D),两种都可以；,SPH,求解器在后面专门讲解。,一般问题分析步骤,Part wizard,方式,三步曲,(,形状、网格和材料,),第五步 建立模型,一般问题分析步骤,第五步 建立模型,Manual,方式,三步曲,(,网格、形状和材料,),一般问题分析步骤,边界条件的施加,/,删除,测量点的添加,/,删除,ALE,运动的施加,求解器的调整,IJK,范围的调整,模型的激活与抑制,模型重命名,第六步 模型相关操作,用,Part,构成,Component,对,Component,进行操作：,用材料、速度和初始条件进行填充；,边界条件的施加；,移动和放大,/,缩小；,复制和删除。,用一组节点和单元组成,Group,对,Group,进行操作：,边界条件的施加；,用材料、速度和初始条件进行填充；,移动和放大,/,缩小；,复制和删除。,一般问题分析步骤,连接,接触,爆炸,第七步 穿甲、爆炸相关操作,连接,接触,起爆,一般问题分析步骤,求解设置,输出设置,第八步 求解与输出设置,一般问题分析步骤,第九步 计算与后处理,通过导航栏上,Run,进行计算,历史曲线的相关处理,动画和幻灯片的制作,泰勒杆碰撞试验,练习,Symmetry:,2D Axial,Material:,Tantalum(library),Impact Velocity:,100 m/s,Boundary condition:,Rigid(,x-vel,.limit),Cylinder length:,25 mm(33 elements),Cylinder radius:,3.81 mm(6 elements),Wrapup,:,0.06 ms,Save data:,every 100 cycles,