ANSYS Workbench 2022/ LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程

前 言
随着计算力学、计算数学、工程管理学，特别是信息技术的飞速发展，数值模拟技术日趋成熟，已广泛应用于土木、机械、电子、能源、冶金、国防军工和航天航空等诸多领域，并对这些领域产生了深远的影响。
随着计算机技术的迅速发展，有限元分析越来越多地在工程领域中用于仿真模拟以及求解真实的工程问题，由此也产生了一批非常成熟的通用和专业有限元分析软件。ANSYS软件是由美国ANSYS公司开发，融结构、流体、电场、磁场和声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数CAD软件实现数据的共享和交换，是现代产品设计的高级CAE工具之一。
ANSYS Workbench 是ANSYS公司开发的新一代协同仿真软件，与传统的ANSYS软件相比，它更利于协同仿真和项目管理，可以进行双向的数据传输，具有复杂装配件接触关系的自动识别和接触建模功能，可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理，其自带的可定制的工程材料数据库非常方便用户进行编辑及应用，且支持所有ANSYS软件的有限元分析功能。LS-DYNA是一款著名的通用显式非线性动力分析软件，能够模拟真实世界中的复杂问题，广泛应用于汽车、航空航天、建筑、军事和生物工程等行业。ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA则实现了LS-DYNA求解器的强大计算功能与ANSYS Workbench中提供的前处理和后处理工具的完美结合，其用户界面更加友好，易用性更强。
本书的特点之一是理论与实践相结合，具有很强的可读性和实用性。全书分为两大部分，部分介绍了ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA分析系统的基础知识、应用方法及要点，主要包括CAE与ANSYS Workbench 简介，ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA基础，定义工程数据，DesignModeler应用程序，Mechanical应用程序，网格划分，LS-DYNA的单元算法，载荷、约束、初始条件和连接，求解与求解控制，ANSYS Workbench/LS-DYNA后处理；第二部分结合实例介绍了LS-DYNA的一些典型应用，主要包括产品的坠落测试分析，板料冲压及回弹分析，鸟撞发动机叶片模拟，金属塑性成形模拟，冲击动力学问题的分析，侵彻问题的分析，ALE、SPH高级分析，并讲述了一些新的模块和新的方法。
随书配送的电子资料包中包含了所有实例的素材源文件，以及全程实例配音讲解动画AVI文件。读者可以登录百度网盘（地址：https://pan.baidu.com/s/1WS42tRSamGyGXiffAC8PBA；密码：swsw）或者扫描下方的二维码进行下载。

本书由三维书屋工作室总策划，河北交通职业技术学院的胡仁喜博士和康士廷主要编写，刘昌丽、闫聪聪、杨雪静、卢园、孟培、李亚莉、解江坤、张亭、毛瑢、闫国超、吴秋彦、甘勤涛、李兵、王敏、孙立明、王玮、王培合、王艳池、王义发、王玉秋、张琪朱玉莲、徐声杰、张俊生、王兵学、秦志霞等也参加了部分编写工作。
由于编者水平有限，书中纰漏在所难免，恳请广大读者不吝赐教（可发邮件至714491436 @ qq.com）。也欢迎加入三维书屋图书学习交流群（QQ：180284277）交流探讨。

编 者

ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA实现了LS-DYNA求解器的强大计算功能与ANSYS Workbench中提供的前处理和后处理工具的完美结合。
本书对ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA进行了由浅入深的讲解，全书分为两大部分：部分介绍了ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的基础知识、应用方法及要点；第二部分结合实例介绍了LS-DYNA的一些典型应用，并讲述了一些新的模块和新的方法。
本书可作为理工科院校的本科生和研究生学习ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的参考书。

ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA实现了LS-DYNA求解器的强大计算功能与ANSYS Workbench中提供的前处理和后处理工具的完美结合。
本书对ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA进行了由浅入深的讲解，全书分为两大部分：第一部分介绍了ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的基础知识、应用方法及要点；第二部分结合实例介绍了LS-DYNA的一些典型应用，并讲述了一些新的模块和新的方法。
本书可作为理工科院校的本科生和研究生学习ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的参考书。

前言
第1章 CAE与ANSYS Workbench 简介1
1.1 CAE技术及其优越性2
1.1.1 CAE技术流程2
1.1.2 CAE的优越性3
1.2 ANSYS Workbench概述3
1.2.1 ANSYS Workbench的特点4
1.2.2 ANSYS Workbench 应用程序分类4
1.2.3 ANSYS Workbench文档管理5
1.3 ANSYS Workbench 2022的图形界面7
1.3.1 工具箱8
1.3.2 项目原理图8
1.3.3 系统和单元格9
1.3.4 单元格的类型10
1.3.5 了解单元格状态11
1.3.6 项目原理图中的链接12
第2章 ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA基础13
2.1 ANSYS Workbench/LS-DYNA简介14
2.1.1 LS-DYNA的功能特点14
2.1.2 LS-DYNA的应用领域15
2.1.3 LS-DYNA的文件系统17
2.2 隐式与显式时间积分18
2.3 ANSYS Workbench/LS-DYNA分析的一般流程20
2.4 ANSYS Workbench中创建LS-DYNA分析系统21
第3章 定义工程数据22
3.1 定义工程数据的流程23
3.1.1 材料库23
3.1.2 添加库中的材料24
3.1.3 添加新材料25
3.1.4 材料模型选择要点26
3.2 弹性材料模型26
3.2.1 线性弹性材料模型26
3.2.2 超弹性材料模型28
3.2.3 黏弹性材料模型31
3.3 非弹性材料模型31
3.3.1 塑性材料模型31
3.3.2 成形塑性材料模型35
3.3.3 失效材料模型40
3.4 与状态方程相关的材料模型42
3.4.1 体积模量材料模型43
3.4.2 剪切模量材料模型43
3.4.3 多项式EOS材料模型43
3.4.4 冲击EOS线性材料模型44
3.4.5 冲击EOS双线性材料模型45
3.5 其他材料模型46
3.5.1 泡沫材料模型46
3.5.2 Eulerian材料模型47
3.5.3 LS-DYNA外部模型材料47
3.5.4 刚性体模型47
第4章 DesignModeler应用程序49
4.1 DesignModeler简介50
4.1.1 建模前的规划50
4.1.2 进入DesignModeler51
4.1.3 DesignModeler操作界面介绍51
4.1.4 DesignModeler和CAD类文件的交互55
4.2 DesignModeler的操作56
4.2.1 图形的控制56
4.2.2 选择过滤器57
4.2.3 快捷菜单58
4.3 绘制草图60
4.3.1 创建新平面60
4.3.2 创建新草图61
4.3.3 草图工具箱62
4.3.4 绘制草图辅助工具66
4.4 三维特征建模67
4.4.1 挤出68
4.4.2 旋转70
4.4.3 扫掠71
4.4.4 蒙皮/放样71
4.4.5 薄/表面72
4.5 三维建模高级功能和工具73
4.5.1 几何体转换73
4.5.2 几何体操作75
4.5.3 模式（阵列）76
4.5.4 Boolean（布尔）操作77
4.5.5 直接创建几何体77
4.5.6 冻结和解冻体78
4.6 概念建模78
4.6.1 线操作78
4.6.2 面操作80
4.6.3 定义横截面81
第5章 Mechanical应用程序84
5.1 启动Mechanical应用程序85
5.2 Mechanical用户界面85
5.2.1 Mechanical选项卡86
5.2.2 图形工具栏88
5.2.3 轮廓窗格89
5.2.4 详细信息窗格89
5.2.5 视图区90
5.2.6 状态栏91
5.2.7 快速启动91
第6章 网格划分93
6.1 网格划分概述94
6.1.1 网格划分流程94
6.1.2 分析类型94
6.2 网格划分方法95
6.2.1 自动划分方法95
6.2.2 四面体网格划分方法96
6.2.3 六面体主导网格划分方法97
6.2.4 扫掠网格划分方法97
6.2.5 多区域网格划分方法98
6.2.6 笛卡儿网格划分方法99
6.3 全局网格控制99
6.3.1 分辨率99
6.3.2 全局单元尺寸99
6.3.3 初始尺寸种子100
6.3.4 平滑和过渡100
6.4 局部网格控制101
6.4.1 尺寸调整101
6.4.2 接触尺寸102
6.4.3 加密102
6.4.4 面网格剖分102
6.4.5 匹配控制103
6.4.6 收缩103
6.4.7 膨胀103
6.5 网格工具104
6.5.1 生成网格104
6.5.2 截面105
6.5.3 创建命名选择106
第7章 LS-DYNA的单元算法107
7.1 ANSYS Workbench/LS-DYNA的单元特性108
7.1.1 BEAM108
7.1.2 SHELL111
7.1.3 SOLID112
7.1.4 MASS114
7.2 定义单元算法114
7.3 缩减积分与沙漏115
7.3.1 缩减积分单元115
7.3.2 沙漏概述116
7.3.3 沙漏控制技术116
7.3.4 单元综合要点117
第8章 载荷、约束、初始条件和连接118
8.1 施加载荷119
8.1.1 施加载荷的方法和载荷类型119
8.1.2 定义表格数据、载荷图形121
8.2 施加约束122
8.3 施加初始条件123
8.4 “LSDYNA Pre”选项卡123
8.4.1 刚体工具124
8.4.2 条件124
8.4.3 接触特性125
8.5 定义连接125
8.5.1 焊点126
8.5.2 弹簧127
8.5.3 梁127
8.6 接触及其定义128
8.6.1 与接触有关的基本概念128
8.6.2 LS-DYNA的接触算法129
8.6.3 LS-DYNA的接触类型130
8.6.4 定义接触133
8.6.5 穿透问题及解决措施137
第9章 求解与求解控制139
9.1 求解基本参数设定140
9.1.1 计算时间控制140
9.1.2 输出控制141
9.1.3 其他求解控制143
9.1.4 输出k文件144
9.2 求解与求解监控145
9.2.1 求解过程描述145
9.2.2 求解监控148
9.2.3 求解中途退出的原因150
9.2.4 负体积产生的原因151
9.3 重启动152
9.3.1 简单重启动152
9.3.2 小型重启动153
9.3.3 完全重启动154
9.4 LS-DYNA输入数据格式154
9.4.1 关键字文件的格式155
9.4.2 关键字文件的组织关系156
第10章 AN

ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA实现了LS-DYNA求解器的强大计算功能与ANSYS Workbench中提供的前处理和后处理工具的完美结合。
本书对ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA进行了由浅入深的讲解，全书分为两大部分：部分介绍了ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的基础知识、应用方法及要点；第二部分结合实例介绍了LS-DYNA的一些典型应用，并讲述了一些新的模块和新的方法。
本书可作为理工科院校的本科生和研究生学习ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS Workbench 2022/LS-DYNA的参考书。