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基于HyperWorks和LS-DYNA的有限元分析实用教程

基于HyperWorks和LS-DYNA的有限元分析实用教程（视频教学），根据相关书籍资料绘制而成。

编辑于2024-09-12 21:00:55

有限元
HyperWorks
LS-DYNA
冲击力学

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基于HyperWorks和LS-DYNA的有限元分析实用教程（视频教学）

第1章有限元分析基础

视频讲解：43分钟

1.1有限元法简介

1.1.1有限元法

1.1.2有限元法的发展历程

1.1.3有限元法的优势

1.1.4有限元分析的力学基础

1.1.5固体力学问题的有限元

解法.

1.2常用前、后置处理软件及求解器

介绍.

1.3CAE分析的一般流程

1.4HyperMesh界面及操作基础

1.4.1HyperMesh界面

1.4.2有限元模型的基本概念

1.4.3模型获得

1.4.4HyperMesh求解器接口

的选择，

1.4.5模型的导入、导出

1.4.6HyperMesh鼠标键功能..

1.4.77HyperMesh快捷键

1.4.8辅助选择快捷菜单

1.5模型实操

第2章几何模型的相关操作

视频讲解：16分钟

2.1几何导入

2.2几何清理，

2.2.1检查穿透与干涉

2.2.2检查几何缺损

2.2.3几何清理工具

2.3抽取中面

2.4特征简化

2.4.1几何特征的简化

2.4.2几何特征线的简化

2.5合理分割

2.6模型实操

2.6.1消除异常自由边

2.6.2几何抽中面

第3章单元质量标准

视频讲解：19分钟

3.1单元质量标准的定义及导入、

导出

3.2单元质量考查指标讲解

3.2.1单元尺寸

3.2.2aspect ratio

3.2.3warpage.

3.2.4max/min angle quad/tria

3.2.5skew...

3.2.6jacobian.

3.2.7%of trias.

3.2.8Taper

3.3检查单元质量的途径

3.3.1界面菜单

3.3.2不合格单元的修正

3.3.3快捷键F10：查找极端

恶劣单元、重复单元

3.3.4快捷键Shift+F3：查找

自由边

3.3.5快捷键Shift+F10：查找

壳单元法向统一性问题

3.4最小单元尺寸与显式计算时间步长.

3.4.1显式计算的时间步长

3.4.2通过增加质量改变时间

步长.

3.4.3最小单元尺寸的确定

3.5影响模型计算成本的因素

3.6影响CAE仿真分析准确性的

因素，

3.7整车坐标系

3.8模型实操

第4章网格划分

视频讲解：2小时48分钟

4.1单元类型

4.2划分网格遵循的几个原则

4.2.1准备工作

4.2.2几何模型与有限元模型的显示模式

4.2.3网格划分遵循的几个原则

4.2.4对称结构的处理

4.2.5automesh：批量生成单元.

4.2.6ruled：网格对接

4.2.7spline：U形缺口或孔洞填补.

4.2.8特征拉伸

4.2.9）其他网格生成方法

4.3单元质量优化

4.3.1小范围重新网格化

4.3.2cleanup tools：优化单元质量

4.3.3翘曲单元的优化

4.3.4单元移动、复制

4.3.5单元质量检查

4.4典型特征的建模

4.4.1孔的建模

4.4.2焊边建模

4.4.3倒角建模

4.4.4倒圆建模

4.4.5压边建模

4.4.6加强筋建模

4.4.7塑料件建模

4.4.8实体单元建模

4.4.9刚体零件建模

4.4.10钢丝建模

4.5CAE建模无定式

4.6BatchMesher网格自动化

4.6.1BatchMesher打开方式

4.6.2BatchMesher基础操作

4.7模型实操

第5章材料属性定义

5.1单位制的统一性

5.1.1单位制及其统一性

5.1.2检查模型的单位制

5.1.3单位制转换方法

5.2LS-DYNA关键字.

5.2.1KEY文件及内部关键字简介

5.2.2KEY文件共性

5.2.3通过LS-DYNA手册熟悉关键字..

5.2.4创建LS-DYNA关键字

5.2.55编辑LS-DYNA关键字

5.3主文件与子文件，

5.3.1ID号的唯一性

5.3.2*INCLUDE

5.3.3*INCLUDE_PATH

5.3.4*INCLUDE_TRANSFORM 和*DEFINE_TRANSFORMATION

5.3.5*INCLUDE_STAMPED PART

5.44*PART关键字的定义

5.4.1*PART.

5.4.2*PART_CONTACT

5.4.3*PART_INERTIA

5.5材料本构

5.5.1弹性材料、弹塑性材料和塑性材料

5.5.2工程应力-应变曲线、真实应力-应变曲线及有效应力-应变曲线

5.5.3应变率及动力硬化

5.5.4准静态工况的显式计算

5.5.5材料失效模式

5.6LS-DYNA材料模型简介

5.7常用的材料关键字定义

5.7.1*MAT_001.

5.7.2*MAT_003.

5.7.3*MAT_024.

5.7.4*MAT_123.

5.7.5*MAT_020.

5.7.6刚-柔转换

5.7.7*MAT_009.

5.7.8*MAT_100.

5.7.9材料失效的准则及变量

5.7.10*MAT_ADD_EROSION

5.7.11汽车CAE建模常用材料模型

5.8全积分单元与剪切自锁问题

5.8.1全积分单元与减缩积分单元

5.8.2全积分单元的剪切自锁问题

5.9减缩积分单元与沙漏问题

5.9.1减缩积分单元的沙漏问题

5.9.2抑制沙漏的方法

5.9.3*HOURGLASS沙漏控制

5.9.4沙漏能的输出与读取

5.9.5*CONTROL_BULK VISCOSITY.

5.10壳单元

5.10.1*SECTION_SHELL

5.10.2不同单元公式的计算成本

5.10.3零件厚度与单元节点厚度

5.10.4三角形单元与四边形单元

5.10.5*CONTROL_SHELL

5.10.65壳单元应力、应变输出

5.10.7壳单元导致计算非正常终止的原因

5.11实体单元

5.11.1*SECTION_SOLID

5.11.2Lagrange 法、Euler 法和ALE法

5.11.3*CONTROL_SOLID

5.11.4实体单元导致计算非正常退出的原因

5.12梁单元

5.12.1*SECTION_BEAM.

5.12.2梁单元导致计算非正常退出的原因

5.12.3梁单元建模举例

5.12.44梁单元信息输出

5.13弹簧、阻尼单元

5.13.1*ELEMENT_DISCRETE

5.13.2*SECTION_DISCRETE

5.13.3*MAT_SPRING和*MAT_DAMPER.

5.13.44弹簧梁与弹簧单元比较

5.14*SECTION_SEATBELT

5.15建模技巧

5.15.1曲线文件格式

5.15.2UltraEdit的操作技巧

5.15.3NotePad的操作技巧

5.16全积分单元与减缩积分单元实例比较

5.16.11工况描述

5.16.2CAE建模

5.16.3结果分析.

5.17模型实操

5.17.1模型获得

5.17.2HyperMesh界面操作

5.17.3文本编辑器界面操作，

第6章部件连接

视频讲解：2小时15分钟

6.1rigidink刚性连接

6.2点焊

6.2.1焊点生成的操作步骤

6.2.2connector的作用

6.2.3不同求解器模板之间的转换

6.2.4焊点的材料

6.2.5梁单元焊点的局限性

6.3缝焊

6.4粘胶

6.5包边（压边）

6.6螺栓

6.6.1rigidlink刚性连接

6.6.2Patch刚片固连

6.6.3beam梁单元

6.6.4宏螺栓

6.6.5带预紧力的螺栓

6.6.6带预紧力、可失效的螺栓

6.6.7梁单元螺栓定义预紧力

6.7铆接

6.8铰链

6.8.1球铰

6.8.2转动铰链

6.8.3活塞铰链

6.8.4万向节

6.8.5平动铰链

6.8.6铰链失效

6.9刚体固连

6.9.1刚体固连的建模方法

6.9.2刚体固连的主从关系

6.10一维、二维、三维单元之间的连接

6.10.1一维单元与二维、三维单元连接

6.10.2二维壳单元与三维实体单元连接

6.11建模技巧

6.11.1替换件

6.11.2*SET集合

6.12模型实操

第7章假人姿态和座椅发泡预压

视频讲解：2小时4分钟

7.1假人H点坐标与座椅R点坐标

7.2刚体假人与柔性假人

7.3假人姿态的调整

7.3.1在HyperMesh中调整假人姿态

7.3.2在LS-PrePost中调整假人姿态

7.3.3在PRIMER中调整假人姿态

7.4安全带生成

7.4.1安全带参数定义

7.4.2安全带滑环定义

7.5座椅发泡预压

7.6模型实操

第8章边界条件设置

视频讲解：36分钟

8.1约束

8.1.1*BOUNDARY_SPC NODE/SET的内部变量

8.1.2HyperMesh定义节点约束

8.1.3HyperMesh定义节点集约束

8.1.4几种典型的约束举例

8.1.5模型截面的约束

8.2地面或刚性墙

8.2.1关键字*RIGIDWALL PLANAR

8.2.2HyperMesh创建刚性墙

8.2.3整车碰撞中的地面

8.2.4壁障位置的调整

8.2.5刚性墙比较

8.3集中力

8.3.1加载力的准备工作

8.3.2曲线定义

8.3.3定义集中力.

8.3.4螺栓预紧力

8.4表面均布加载：压强.

8.4.1压强加载关键字定义，

8.4.2压强加载

8.4.3计算单元面积

8.4.4生成与体单元共节点的表面壳单元

8.5体力

8.5.1KEY文件定义重力.

8.5.2HyperMesh定义重力

8.5.3地面并非只能是z向的

8.6用显式计算分析准静态工况.

8.7强制位移/速度/加速度

8.7.1刚体强制运动关键字...

8.7.2HyperMesh前处理操作

8.7.3刚体强制运动应用举例

8.8初始速度的定义

8.8.1初始速度相关关键字..

8.8.2刚体的初始速度

8.8.3*INITIAL_VELOCITY.

8.8.4*INITIAL_VELOCITY GENERATION.

8.8.5速度定义比较.

8.9核准模型质量和质心位置

8.9.1模型质量计算

8.9.2模型质心位置计算

8.9.33附加质量

8.9.4建模技巧

8.10接触定义

8.10.1新建接触关键字

8.10.2常用接触关键字

8.10.3接触的基本概念

8.10.4接触搜索方式和频率.

8.10.5接触关键字的内部变量

8.10.6接触定义的HyperMesh操作..

8.10.7初始穿透问题

8.10.8接触定义注意事项

8.10.9空材料包壳

8.10.10Null_beam增加接触识别

8.10.11Review查看接触

8.10.12IsolateOnly查看接触

8.11模型实操

第9章控制卡片设置

视频讲解：55分钟

9.1计算控制关键字。

9.1.1*CONTROL_TERMINATION

9.1.2*CONTROL_TIMESTEP.

9.1.3*CONTROL_SHELL和*CONTROL_SOLID

9.1.4*CONTROL_ HOURGLASS

9.1.5*CONTROL_CONTACT.

9.1.6*CONTROL_ENERGY

9.1.7*CONTROL_OUTPUT

9.1.8*CONTROL_BULK VISCOSITY

9.1.9*CONTROL_ACCURACY

9.1.10*CONTROL_SOLUTION

9.2能量及能量守恒原则

9.2.1能量守恒原则

9.2.2失效单元的能量

9.2.3负能量

9.3输出控制关键字*DATABASE

9.3.1*DATABASE_OPTION.

9.3.2截面力传感器

9.3.3*DATABASE_BINARY D3PLOT

9.3.4*DATABASE_EXTENT BINARY

9.4从计算结果中“回收”CAE模型

9.5参数化变量定义

9.5.1*PARAMETER及应用举例

9.5.2参数化变量定义的规则

9.5.3*PARAMETER DUPLICATION

9.5.4*PARAMETER EXPRESSION.

9.6关键字及变量定义的优先级

9.7加速度计的定义

9.8控制卡片定义参考

9.9模型实操

第10章模型整体检查

视频讲解：45分钟

10.1模型整体检查工具

10.1.1Import Process Messages窗口.

10.1.2Model Checker 检查工具

10.1.3借用PRIMER检查模型

10.1.4借用LS-PrePost检查模型

10.2单位制统一性问题

10.3接触定义检查

10.3.1面段一侧是否混入了1D单元

10.3.2漏接触问题

10.3.3重复接触定义问题

10.3.4接触穿透检查

10.3.5主、从双方共节点问题.

10.4焊点、粘胶相关检查.

10.4.1焊点、粘胶上定义边界条件问题

10.4.2焊点、粘胶与刚体共节点问题..

10.4.3焊点与焊接件共节点问题

10.4.4脱焊、脱胶问题

10.4.5其他焊点问题.

10.5自由节点问题

10.6自由边问题

10.7刚体共节点问题

10.7.1rigidlink共节点问题

10.7.2刚体材料零件与rigidlink共节点问题

10.7.3刚体“一仆二主”问题

10.8重复单元问题

10.9恶劣单元问题

10.10重复定义问题

10.10.1ID冲突问题

10.10.2关键字/变量重复定义优先级问题

10.11总质量及质心位置的检查

10.11.1模型质量计算

10.11.2模型质心位置计算

10.12节点、单元、零件等归属确认

10.13壳单元法向统一

10.14删除空特征

10.15删除无用节点

10.16删除临时保存的节点

10.17无质量节点定义初始速度的问题

10.18弹簧、阻尼单元连接无质量节点的问题

10.19plots删除

10.20模型实操

11章提交计算

视频讲解：1小时53分钟

11.1单机单个提交计算方式

11.1.1通过LS-DYNAProgramManager软件提交

11.1.2SMP与MPP求解器的区别

11.1.3用命令行提交计算

11.22pfile.

11.2.1通过pfile查看LS-DYN求解器自动分块

11.2.2MPP递归二分法

11.2.3用户自定义分块pfile文件内部命令讲解

11.2.4pfile示例

11.3批量提交、排队计算

11.4计算重启动

11.4.1简单重启动

11.4.2模型更新后重启动

11.5从message文件可以获取的信息

11.5.1求解器及操作系统信息.

11.5.2计算监控命令

11.5.3计算进度信息

11.5.4计算出错信息

11.5.5计算终止信息

11.6模型初始化

11.6.1初始化任务

11.6.2初始化阶段报错

11.6.3初始化过程中的警告信息

11.7初始化完成后可以查看的信息

11.7.1从DOC窗口查看信息

11.7.22从结果文件查看信息

11.8初始化无法查出的问题

11.9d3plot出现后报错及应对.

11.10正常计算过程中出错及应对

11.10.1正常计算过程中可查看的信息

11.10.2正常计算过程中报错退出及应对

11.10.3判断计算剩余用时

11.11常用UNIX/Linux命令

11.11.1系统操作命令.

11.11.2目录操作命令.

11.11.3文件操作命令

11.11.4磁盘管理命令.

11.12模型实操

第12章后处理

视频讲解：3小时19分钟

12.1HyperView操作

12.1.1读取d3plot

12.1.23D动画演示

12.1.3图形区显示内容控制

12.1.4零件显示模式

12.1.5截面显示SectionCut..

12.1.6参考坐标系TrackingSystems定义...

12.1.7云图显示及极值

12.1.8云图应用举例

12.1.9几何信息测量：Measure.

12.1.10Notes信息

12.1.11Deformed：变形比例缩放

12.1.12Query：节点、单元、零件信息..

12.1.13视图分区、区域调换、区域放大、区域复原等

12.1.14HyperView批处理设置

12.1.15动画叠加

12.1.165动画输出：h3d、gif.

12.2用HyperView评判计算结果

12.2.1判断CAE建模是否正确

12.2.2评判设计方案

12.3HyperGraph 2D

12.3.1曲线输入

12.3.2曲线视图的缩放

12.3.3图表定制.

12.3.4曲线滤波

12.3.5曲线极值的Note标注

12.3.6曲线上点的坐标

12.3.7参考线和基准线

12.3.8单条曲线运算

12.3.9多条曲线之间的运算

12.3.10曲线的复制和粘贴

12.3.11HyperGraph定制格式化

12.3.12曲线导出与导入..

12.4依据曲线评判计算结果

12.4.1依据能量曲线判断计算结果的可靠性

12.4.2加速度曲线

12.4.3B柱加速度与整车等效加速度

12.4.4力曲线

12.5TextView应用

12.5.1认识TextView.

12.5.2TextView命令脚本举例..

12.6tpl批处理文件

12.7CAE分析技巧之鼠标右键

12.8模型实操

第13章抗爆门性能仿真分析

13.1工况描述

13.2抗爆门结构介绍

13.3前处理

13.3.1模型单位制的选择

13.3.2单元目标尺寸的确定

13.3.3材料、属性定义

13.3.4部件连接

13.3.5边界条件

13.3.6模型整体检查

13.3.7控制卡片

13.4提交计算

13.5后处理.

13.5.1结果查看

13.5.2结果评价.

13.5.3模型优化

第14章物体跌落仿真分析

14.1跌落仿真分析的实际意义

14.2跌落仿真分析的重点和难点及其解决方法.

14.3建模技巧.

14.3.1跌落物体建模

14.3.2传统地面边界条件建模

14.3.3提交计算的模型构成部分

14.3.4特殊角度地面边界条件建模

14.4计算结果的后处理

第15章汽车整车正向碰撞刚性墙仿真分析

15.1工况描述

15.1.1主动安全与被动安全

15.1.2C-NCAP.

15.1.3设计的一般原则

15.2前处理

15.2.1几何模型的检查，

15.2.2整车传力路径

15.2.3材料属性.

15.2.4部件连接

15.2.5边界条件

15.2.6控制卡片

15.2.7模型检查.

15.3提交计算

15.4后处理

15.5有待解决的问题

第16章城轨列车碰撞安全性能仿真分析

16.1工况简介及设计目标

16.1.1城轨列车碰撞安全性能分析的必要性.

16.1.2列车碰撞事故中乘员受伤的主要原因

16.1.3工况介绍

16.1.4设计目标

16.2CAE建模的重点和难点

16.2.1重点和难点

16.2.2难点的解决方案

16.3单位制的选择

16.4单元尺寸的确定

16.4.1选择验证的零件

16.4.2验证工况

16.4.3结果评判

16.5车钩建模

16.5.1车钩的结构及工作原理

16.5.2车钩CAE建模

16.5.3车钩自动脱落的CAE实现

16.6缝焊、螺栓、铆钉建模

16.7材料的选择

16.8边界条件的定义

16.9控制卡片

16.10模型的最终检查

16.11提交计算

16.12后处理