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LS-DYNA3D理论基础与实例分析

LS-DYNA3D理论基础与实例分析

优惠价:25.3元

原价:35元

丛书:数码工程师系列丛书

作者:白金泽

出 版 社:科学出版社

开  本:16

全国范围(限中国大陆地区)

点击人气:4

        
商品介绍

内容简介

《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》通过实例详细阐述了非线性力学理论、有限元离散方法及其在LS-DYNA3D软件中的具体实现;分析了软件操作步骤,系统讲解了有限元模拟过程以及相关注意事项;由浅入深地帮助读者理解分析非线性有限元的基本思想,积累实际操作经验,以便不断提高分析处理问题的能力。LS-DYNA3D软件是功能齐全的几何非线性、材料非线性以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元数值计算程序,是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》可供汽车、航空航天、国防军工、岩士工程、土木工程、电子、石油、船舶以及建筑等行业的科技人员进行力学分析与产品开发使用,也可以作为大学本科与研究生学习非线性力学及有限元课程的参考教材。
 

编辑推荐

《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》为科学出版社出版发行。
 

目录

第1章 LS-DYNA3D简介
1.1 LS-DYNA3D发展历程
1.2 LS-DYNA3D能做哪些事情
1.3 LS-DYNA3D的基本概念
1.3.1 标识(ID编号)
1.3.2 坐标系统
1.3.3 单位制
1.3.4 力与压力
1.3.5 用户定义后处理输出文件
1.4 ANSYS与LS-DYNA3D的关系

第2章 弹性杆的撞击
2.1 概述
2.2 ANSYS建模过程
2.3 ANSYS源程序分析
2.4 LS-DYNA3D计算输入文件分析
2.5 求解
2.5.1 求解时间的决定因素
2.5.2 求解中途退出的原冈
2.6 计算结果后处理
2.7 总结

第3章 LS-DYNA3D理论基础
3.1 概述
3.2 弹性静力学基本方程与数值计算方法
3.2.1 弹性静力学基本假设与基本方程
3.2.2 弹性静力学数值计算方法
3.2.3 弹性静力学有限元基本解法与求解过程
3.3 弹性动力学基本方程与数值计算方法
3.3.1 弹性小变形动力学基本方程
3.3.2 弹件动力学数值计算方法(基于Hamilton变分原理)
3.3.3 弹性动力学有限元基本解法与求解过程
3.3.4 时间步长控制
3.4 大变形动力学基本方程与数值计算方法
3.4.1 大变形基本理论
3.4.2 大变形动力学数值计算方法
3.4.3 大变形动力学有限元基本解法与求解过程
3.4.4 大变形动力学仃限冗求解中的关键技术
3.5 材料非线性理论及其数值计算方法
3.5.1 塑性材料基本理论
3.5.2 粘弹性材料基本理论
3.6 接触一碰撞的数值计算方法
3.6.1 接触一碰撞的数值汁算方法
3.6.2 接触一碰撞算法的有限元实现
3.6.3 接触类型
3.6.4 接触中的初始穿透
3.6.5 接触分析注意事项
3.7 鸟撞飞机风挡控制方程与数值计算方法
3.7.1 鸟撞飞机风挡问题基本控制方程
3.7.2 有限元离散后的运动微分方程
3.7.3 求解过程
3.8 总结

第4章 鸟撞飞机风挡
4.1 概述
4.2 ANSYS源程序分析
4.3 LS-DYNA3D关键字文件分析
4.4 求解与后处理
4.5 总结
4.5.1 鸟体单元类型的选择
4.5.2 风挡单元类型的选择
4.5.3 边界条什
4.5.4 思考

第5章 爆炸模拟
5.1 概述
5.2 方法1:共用节点算法模拟爆炸
5.2.1 ANSYS源程程序分析
5.2.2 LS-DYNA3D关键字文件分析
5.2.3 小结
5.3 方法2:接触耦合算法模拟爆炸
5.3.1 ANSYS源程序分析
5.3.2 LS-DYNA3D关键字文件分析
5.3.3 小结
5.4 方法3:流固耦合算法模拟爆炸
5.4.1 ANSYS源程序分分析
5.4.2 LS-DYNA3D关键字文件分析
5.4.3 小结
5.5 不同方法计算结果对比
5.6 几种被爆炸物本构模型
5.6.1 弹性与塑性动力学模型
5.6.2 H-J-C模型
5.6.3 弹性损伤模型
5.6.4 其他模型

第6章 用户材料子程序
6.1 概述
6.2 子程序的输入与输出“变”量
6.3 汁算输入文件关键字定义
6.4 有限单元的破坏
6.5 用户材料实例1:各向同性线弹性材料
6.5.1 模型理论及其UMAT
6.5.2 实例验证
6.6 用户材料实例2:各向同性强化双线性弹塑性材料
6.6.1 模型理论及其UMAT
6.6.2 实例验证
6.7 用户材料实例3:带失效模式的概率型材料本构
6.7.1 模型理论及其UMAT
6.7.2 实例验证
6.8 总结

第7章 刚体与刚性墙
7.1 概述
7.2 刚体一弹性体转换
7.2.1 重启动方法
7.2.2 自动转换方法
7.2.3 小结
7.3 刚性墙
7.3.1 平板刚性墙压缩方形管
7.3.2 块体撞击固定刚性墙
7.3.3 球撞击平板
7.3.4 小结
7.4 接触实体
7.5 总结

第8章 高级应用(一)
8.1 概述
8.2 自适应网格划分
8.3 壳单元与体单元之间的连接
8.4 裂纹扩展模拟
8.5 沙漏控制

第9章 高级应用(二)
9.1 概述
9.2 侵彻分析
9.3 热力耦合分析
9.4 SPH方法
9.5 隐式求解特征值分析
9.6 旋压分析

第10章 后置处理软件LS-PREPOST
10.1 LS-PREPOST简介
10.2 下拉菜单
10.3 图形显示区及鼠标操作
10.3.1 图形显示区
10.3.2 鼠标操作说明
10.4 图形控制区
10.5 命令输入区与操作历史文本框
10.6 主菜单
10.6.1 Fcomp功能按钮
10.6.2 Ident功能按钮
10.6.3 History功能按钮
10.6.4 PlotWindow窗口中的功能按钮
10.6.5 Follow功能按钮
10.6.6 Splitw功能按钮
10.6.7 Explod功能按钮
10.6.8 Output功能按钮
10.6.9 Trace功能按钮
10.6.10 Xyplot功能按钮
10.6.11 Anno功能按钮
10.6.12 Light功能按钮
10.6.13 Splane功能按钮
10.6.14 Setting功能按钮
10.6.15 State功能按钮
lO.6.16 Range功能按钮
10.6.17 Vector功能按钮
10.6.18 Measure功能按钮
10.6.19 Find功能按钮
10.6.20 ASCII功能按钮
10.6.21 Views功能按钮
10.6.22 Appear功能按钮
10.6.23 Color功能按钮
10.6.24 Model功能按钮
10.6.25 Blank功能按钮
10.6.26 SelPar功能按钮
参考文献
后记
 

序言

LS-DYNA3D是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(140多种材料动态模型)以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元数值计算软件。它以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法;以显式求解为主,兼有隐式求解功能;以结构分析为主,兼有热分析、流固耦合功能;以非线性动力分析为主,兼有静力分析功能。凡是涉及接触一碰撞、爆炸、穿甲与侵彻、应力波传播、金属加工、流固耦合等问题,LS-DYNA3D都可以进行求解。目前,该软件在全球拥有1000多家用户,遍布世界各国的研究机构、大学和工业部门,在航空航天、汽车、国防、石油、核工业、电子、船舶、建筑、体育器材等领域中均获得了广泛的应用。本书共分为10章。第1章和第2章是全书最重要、最基础的两章。第l章介绍了LS.DY_NA3D的历史及与ANSYS软件的关系,同时,介绍了该软件能做哪些事情,这对于试图使用该软件解决本行业问题的工程师、研究人员有着重要的参考价值。第2章是本书的入门章节。如果读者以前没有接触过非线性有限元软件,可以按照提示做完这样一个题目——弹性杆的撞击,同时对本题目进行反复研究。第3章为理论基础,简要介绍了弹性静力学、弹性动力学、大变形理论、塑性与粘性材料、接触一碰撞问题的基本理论、数值计算方法(有限元离散)、求解过程与关键技术,以及上述内容在Ls.DYNA3D中的具体应用形式(理论所对应的关键字)。非线性有限元理论的学习与掌握是软件操作者进阶的必经之路。第4章介绍鸟撞飞机风挡模拟,通过全面考察有限元模型的单元类型、结构尺寸、材料本构、边界条件等内容,分析如何建立一个优秀可信的数值计算模型。第5章介绍了爆炸的三种数值模拟方法。第6章给出了三种用户材料子程序及其算例验证。用户材料子程序的使用扩展了软件的使用范围,使之能够适应科研与工程问题中更复杂的材料本构模拟。第7章介绍了刚体一弹性体转换、刚性墙以及接触实体等功能。在大规模计算问题中使用刚体可以适当简化模型,加快计算速度。第8章与第9章介绍了一些高级技术与高级应用,包括自适应网格划分、壳一体单元之间的连接、裂纹扩展的模拟、沙漏控制、侵彻分析、热力耦合分析、SPH算法、隐式求解特征值分析、旋压加工等内容。第10章全面介绍了后处理软件LS.PREPOST’的功能、使用方法与使用技巧。附书光盘中包含了书中全部的实例源代码(关键字文件)以及后处理动态结果(AVI格式),还包含了第10章所有图的彩图。限于篇幅,书中有些问题没有详尽展开,读者可以阅读相关软件理论手册、用户手册与关键字手册,这些手册在LS’I?C的官方网站(www.1stc.com)上可以付费获得。
 

后记

本书从科学、技术与技巧三个层面讲述了与LS-DYNA3D软件相关的数学与力学基础、非线性有限元理论与程序设计、软件操作指南以及一些工程经验。需要说明的是,上述内容对于一个具体工程问题而言,都是辅助的,有些甚至是细枝末节的。
1957年,钱学森先生发表了著名的《论技术科学》,这里摘录其中的部分经典论述作为本书的结尾,希望对各位读者有所启迪。
“……数学方法只是技术科学研究中的工具,不是真正关键的部分。那么,关键是什么呢?技术科学中最主要一点是对所研究问题的认识。只有对一个问题认识了以后才能开始分析,才能开始计算。但是什么是对问题的认识昵?这里包含确定问题的要点在哪里,什么是问题中现象的主要因素,什么是次要因素;哪些因素虽然也存在,可是它们对问题本身不起多大作用,因而这些因素就可以略而不计。要能做到这一点,我们必须首先做一些预备工作,收集有关研究工作的资料,特别是实验数据和现场观测的数据,把这些资料印入脑中,记住它,为下一阶段工作做准备,下一阶段就是真正创造的工作了。创造的过程是:运用自然科学的规律为摸索道路的指南针,在资料的森林里,找出一条道路来。这条道路代表了我们对所研究问题的认识,对现象机理的了解。也正如在密林中找道路一样,道路绝难顺利地一找就找到,中间很有可能要被不对头的踪迹所误,引入迷途,常常要走回头路。因为这个工作是最紧张的,需要集中全部思考力,所以最好不要为了查资料而打断了思考过程,最好把全部有关资料记在脑中。”
“……把问题认识清楚以后,下一步就是建立模型。模型是什么呢?模型就是通过我们对问题现象的了解,利用我们考究得来的机理,吸收一切主要因素,略去一切不主要因素所制造出来的‘一幅图画’,一个思想上的结构物。这是一个模型,不是现象本身。因为这是根据我们的认识,把现象简单化了的东西,它只是形象化了的自然现象。模型的选择也因此与现象的内容有密切关系。同是一个对象,在一个问题中,我们着重了它本质的一方面,制造出一个模型。在另一个问题中,因为我们着重了它本质的另一方面,也可以制造出另一个完全不同的模型。在两个不同的模型,看来是矛盾的,但这个矛盾通过现象的全面性质而统一起来。”
 

文摘

插图:


4.5 总结
鸟撞飞机风挡是一个非常复杂的过程,风挡材料、结构形式、边界条件、撞击点与撞击速度、角度、鸟体质量、接触刚度甚至环境温度、湿度等因素都会影响风挡的响应及其强度性能。采用有限元数值计算方法可以任意组合各种参数的变化,观察各参数对风挡撞击过程的影响。
要想得到一个可信的数值模拟结果,必须对数值模拟的全过程详细考察。首先需要考察软件的计算能力:在
第3章中考察了Ls-DYNA3D在结构非线性、材料非线性以及接触非线性中的算法,本书第2章中考察了LS-DYNA3D求解弹性杆碰撞问题时计算解与理论解的对比,上述过程证明了Ls-DYNA3D的计算精度与可靠性。其次,我们需要对鸟撞飞机风挡模型的各个部分详细考察,包括模型的单元类型、结构尺寸、材料模型、边界条件等,最后还要通过与实际鸟撞实验数据进行对比,修正模型中部分参数。
在本实例有限元模型中鸟体的结构外形由国家标准规定,不可更改;而风挡的结构需要根据实际的设计图建模,下面考察模型的单元类型以及边界条件对计算结果的影响。
4.5.1 鸟体单元类型的选择
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