在 ANSYS/Ls-dyna 中實現物體按指定軌跡運動

源自：技術鄰

作者：卿宇

1、 準備工作

1.1 確定施載入荷對象

確定欲施加位移載荷的實體，獲取實體的 part ID；

如果是多個實體，可以通過定義一個part 集，這樣在添載入荷時可以節省不少時間。

如果位移載荷是作用在多個節點上，必須定義節點集，關於節點集的定義可以用命令 cm，具體請查閱 help。

1.2 確定軌跡。

首先分析你的運動類型，是一維運動問題，或者是二維平面運動問題，抑或三維空間運動問題。

其次，獲取物體在不同時間段的位移。

第三，約束多餘的自由度。

一方面保證物體確實按設定軌跡運動，防止由於碰撞等改變物體的軌跡；另一方面節省存儲空間，提高求解速度。

1.3 適當簡化問題

如果對物體的變形、應力等不關心，可以將該物體定義為剛體，提高求解速度。定義剛體可以用命令 edmp,rigid,，具體用法請查閱 help。

2、 定義數組

如果是一維運動問題，比如沿 x 軸運動，可以通過兩組參數來定義運動，並可以約束該物體在其他方向的自由度（包括轉動）。

或者不約束其他方向的自由度，通過數組定義物體在其他方向的位移和轉動均為 0，即不隨時間變化。這個方法相比之下比約束自由度麻煩些。而且我認為比上一種方法的計算量要大，會導致計算速度變慢。

我們採用約束自由度，通過定義數組來實現物體的運動。兩個數組分別為時間數組和 x 軸方向的位移數組。

定義數組可以用如下命令。

*dim, time, ,LengthOfTime

*dim, Xdisp, ,LengthOfXdisp

Time(1)=0,1,2,3

Xdisp(1)=5,10,-5,2

其中 time 和 Xdisp 是數組名，可以根據各自喜好設定，最好是能表示數組的含義；

LenthOfTime 和 LengthOfXdisp 分別是t ime 和 Xdisp 數組的長度，兩者必須相等，也就是說時間和位移是一一對應的關係。位移為負值表示物體運動方向與坐標軸方向相反。

如果是二維運動問題，需要再定義一個數組，即隨時間變化沿 Y 軸方向運動的軌跡。

同樣可以通過與上面類似的命令來實現。時間數組可以與定義 x 軸運動時一致，也可以另外再定義。若採用相同的時間數組，y 軸方向的位移數組的長度就必須和 x 軸方向的一致。若兩者長度不一致，可以另外再定義一個時間數組。這裡採用與 x 軸運動一致的時間數組。

*dim，Ydisp ,LengthOfYdisp

Ydisp(1)=0,8,-4,0

對於三維問題依次類推。

需要說明的幾點：

1 如果數組比較大，可以寫在另外的 txt 文件中，在定義數組名之後添載入荷曲線之前通過 /input，命令讀入 ansys 中就可以了。需要注意的是，定義的數組名稱和 txt 文件中的數組名稱必須一一對應；

2 如果位移變化比較複雜，比如說不斷來回方向運動，那麼時間數組的步長要儘可能的小。因為 lsdyna 會根據數組進行插值，如果時間數組步長較大，插值出來的位移數組不一定完全是你定義的載荷曲線，會有些偏差，可能會影響到物體運動跡。

在定義其他曲線時也是一樣的道理，比如定義應力-應變關係曲線時，儘可能的使數組的步長小。

3、 添載入荷曲線

載荷曲線可以添加，也可以不添加。建議不添加，因為如果載荷曲線比較多，很容易混淆不同載荷曲線的意義，導致載荷添加錯誤。如果要添加，可以通過 Edcurve 命令實現，然後在施載入荷時指定載荷曲線就可以了。Edcurve 命令的具體用法請查閱 help 手冊。這裡不添載入荷曲線，載荷通過數組直接定義。

4、 施載入荷

施載入荷是通過 edload 來實現。

載荷類型分為兩大類：

(1) 一種是將載荷施加在剛體上。若前面定義了該物體為剛體，可以通過 EDLOAD, ADD, RBUX, , compont, TIME, XDISP 來實現。

其中：

RBUX 為剛體沿 x 軸方向的位移，類似的還有沿 y 軸方向的位移 RBUY，沿 z 軸方向的位移 RBUZ。

後面一項為載荷曲線的名稱。若定義了載荷曲線，就將相應載荷曲線的 id 填上，後面的數組就不需要填寫了。因為我們前面沒有定義載荷曲線，所以載荷曲線 id 空著不填，依次在後面填上時間數組名稱和 x 軸方向位移數組名稱。

Componnt 為欲施載入荷的 part 的 id 或者是節點集的名稱。

對於 y 軸方向和 z 軸方向的位移可以採取同樣處理方式，只需將 XDISP 替換為所定義的 y 軸或者 z 軸方向位移的數組名稱即可。

(2) 另一種是將載荷施加在非剛體上。操作基本類似。比如定義物體沿x 方向的位移，只需

將RBUX 改為UX 即可。其他的依此類推。

5、 其他

在 lsdyna 中位移條件是當作載荷來處理的。對於施加其他載荷，比如轉動、速度、加速度、力和轉矩等也可以用類似的辦法添加，對於剛體也是用同樣的方法處理。順便提一句，在 abaqus/explicit 中，同樣可以實現物體按指定軌跡運動，不過在 abaqus/explicit 中位移條件是當邊界條件處理的。

之後陸續更一些 ansys相關的帖子

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