一、軟件準備與介紹

1.Workbench簡介

ANSYS Workbench是ANSYS公司提出的新一代協同仿真環境，解決產品研發過程中CAE軟件的異構問題。在Workbench中，仿真項目（Projects）中的各項任務以互相連接的圖形化方式清晰的表達出來，讓我們非常容易理解項目的工程意圖、輸入輸出關系、分析過程的狀態等。工具箱（ Toolbox）中的分析系統（ Analysis Systems）部分，包含了各種已預置好的分析類型、每一種分析類型都包含完成該分析所需的完整過程（如材料定義、幾何建模、網格生成、求解設置、求解、后處理等過程），按其順序一步一步往下執行即可完成相關的分析任務。

2.LS-DYNA 簡介

LS-DYNA是目前公認的最優秀的顯性動力分析有限元軟件，該軟件適合求解結構的非線性高速碰撞、爆炸等動態沖擊問題。LS-DYNA程序可以高效地處理幾何非線性、材料非線性、及接觸非線性。該程序使用Lagrange算法進行顯示結構動力分析，程序也兼有ALE和Euler算法、隱式分析功能、熱分析和流體-固體耦合分析功能、靜力分析功能。LS-DYNA程序具有豐富的材料庫、接觸算法，可以滿足大量科學與工程仿真分析的需要。目前LS-DYNA軟件廣泛應用于工程領域。

3.LS-prepost 簡介

LS-PrePost是LS-DYNA定制的前后處理軟件，支持ls-dyna的全部關鍵字。對命令流的處理有極大的簡化。

4.輔助計算軟件：LS-DYNA Program Manager

LS-dyna的獨立計算軟件，用來計算超大型的仿真，ansys自帶的LS-DYNA SOLVER 在計算大型模型的分析時經常會出現莫名其妙的錯誤。用該軟件可避免出現這一現象。

二、簡單算例入門

  本案例模擬兩桿碰撞問題，這是一個典型的LS-DYNA問題，在各種LS-DYNA教程中均有，但是dyna的操作界面很不人性化，采用workbench中的顯示動力學分析模塊ExplicitDynamics(LS-DYNA EXPORT)對模型進行前處理。

1.建模

本人不用ansys自帶的任何建模模塊，所有模型均在Creo中建立，省時省力。幾何模型如下圖，粗桿邊長120mm, 細桿邊長100mm，間距5mm        

圖1 幾何模型

 

2.模型導入workbench中，進行前處理

劃分網格，對于這種拉伸出來的簡單模型，可以采用sweep方式來進行網格劃分，對于碰撞模型來說。兩者的網格大小不能相同，否則在計算時會出錯。

添加初始條件：用initialconditions 或者support 里面的velocity定義均可，這里提示一下初始條件可定義直線速度和角速度，support里可以定義約束。

圖2 邊界條件

   設置完畢后定義一下分析的設置，包括計算時間、單位制、計算的時間步等。計算完畢后solve一下。

圖3 分析設置

  所有項目前面都打上勾了之后就可以保存這個project進行下一步的處理了。

3.K文件導入LSprepost里進行進一步的處理

        K文件位置：XXXX_files\dp0\SYS\MECH 內。LSpp里能干的活就很多了，可以完整的定義所有LSdyna的命令流。命令流的關鍵字如下，這里我只做材料的改動，材料的關鍵字是：MAT_XXXXXXX，lspp中的材料定義較workbench或者lsdyna中的定義有很多優勢，材料全面，參數設置方便，還有參數的說明。

        這里因為兩個桿，就定義兩個材料，第一個是彈性材料，MAT_ELASTIC，材料參數為一般的鋼材參數：密度7850KG/M3 楊氏模量2×1011N/m2 泊松比0.3，注意單位，由于使用的是M.KG.S制單位，在各種材料的參數中要與之對應。

        第二個材料是塑性材料，MAT_PLASTIC_KINEMATIC，材料參數為泡沫材料，密度25 KG/M3 ,楊氏模量2.875×106N/m2 屈服強度123.9×103Pa。

        將材料分別賦給桿一和桿二，至此前處理完畢。接下來導入LS-DYNA Program Manager中進行計算。

計算結果

 圖4 碰撞動圖 

       可以看見應力波在桿內的傳播。有了這個基礎我們就可以做一些有意思的仿真了，比如跌落仿真，只是在這個基礎上加一個重力約束就行。簡單做了一個球和圓柱跌落彈起的仿真。通過這種方法可以做手機殼、玻璃等跌落仿真實驗。

圖5 跌落動圖