歡迎光臨小同人
六月到十一月，夏裝換成冬裝，體重秤刻度咯吱咯吱地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)也逐漸從北緯23° 26′度朝著66°34'挪動(dòng)。驀然發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有段時(shí)間沒(méi)寫小同人的文案。
今天撩的對(duì)象叫LS-Dyna（后文簡(jiǎn)稱dyna）。關(guān)于它爸爸、它爺爺、以及爺爺?shù)臓敔斒钦l(shuí)，任何一本教程的緒論都有介紹。扒掉光鮮的外表，dyna的核心就是一個(gè)求解器，也就是那黑魆魆的dos小窗。啟動(dòng)ansys時(shí)彈出的“output window”；啟動(dòng)abaqus時(shí)，彈出的那句“1023 out of 1024”，都和dyna如出一轍，相信用過(guò)OpenSEES的朋友一定深有體會(huì)。
如果有人問(wèn)為什么要用dyna，結(jié)合我自己有限的實(shí)踐，大致可歸納為“三圍”。一圍：強(qiáng)非線性的顯式計(jì)算功能，如幾何非線性、接觸非線性和材料非線性等。什么鋼材擠壓成型，汽車撞擊墻面，子彈侵徹鐵塊等問(wèn)題，用dyna都可以得到很好的模擬；二圍.固液耦合的高效模擬（小的只弄過(guò)固液，其他多相耦合的效果如何，需體驗(yàn)之后再聊，也歡迎同仁投稿）。什么儲(chǔ)油罐中液面晃動(dòng)，海浪拍打堤岸，硬幣落水濺起漣漪等等。三圍.業(yè)界良心的失效本構(gòu)，這部分比較復(fù)雜，理論性偏重，但這也是準(zhǔn)確模擬倒塌、侵徹等問(wèn)題最根本的前提。
本人研究方向是結(jié)構(gòu)抗震，dyna可用于動(dòng)力彈塑性分析或倒塌模擬。對(duì)于前者，主要是輸入時(shí)程提取層間位移角云云，但dyna的恢復(fù)力模型和彈塑性單元種類遠(yuǎn)不如perform3D或OpenSEES，所以有一定局限；對(duì)于后者，由于dyna中相互作用關(guān)系和失效本構(gòu)比較全面，非常適合模擬結(jié)構(gòu)倒塌與構(gòu)件碰撞。
如前所述，dyna本質(zhì)就是個(gè)求解器，如果你精力旺盛，可以把代碼一行行敲進(jìn)dos窗口。當(dāng)然，也可以按一定格式把計(jì)算的代碼寫成一個(gè)文件，再打包導(dǎo)入dyna，這里的文件我們一般稱之為“k文件”。關(guān)于k文件的格式、定義、寫法，請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)教程，k文件有點(diǎn)像ansys的mac文件或者abaqus的inp文件，記錄了有限元模型和分析全過(guò)程的所有信息。
公元某年某日，ansys的東家突然發(fā)現(xiàn)dyna計(jì)算不錯(cuò)，便將其收購(gòu)作為自己的一個(gè)模塊，在ansys的平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了dyna的前處理接口，于是dyna加了頂帽子，便成了ansys ls/dyna?！敖涌凇边@個(gè)詞或許有點(diǎn)不接地氣，暫且可以這么聊：我們可以用ansys的apdl前處理建模，然后通過(guò)apdl命令（edwrite）一鍵生成k文件，再把k文件導(dǎo)入dyna的求解器，即可分析計(jì)算，求解結(jié)果也可以通過(guò)ansys后處理模塊顯示。這個(gè)過(guò)程需在launcher里面設(shè)置license，如下圖所示。實(shí)際上，Ansys中“ed”開(kāi)頭的命令以及編號(hào)“16x”的單元，都可用于dyna的顯式分析，個(gè)人理解這里的“ed”是explicit dynamic（顯式動(dòng)力學(xué)）的縮寫。但是，由于ansys前處理接口做得不透徹，dyna很多精華部分未融合進(jìn)apdl的命令語(yǔ)法，所以在一些高級(jí)分析中，通過(guò)ansys導(dǎo)出的k文件需要改寫其中的部分關(guān)鍵字（關(guān)鍵字的定義請(qǐng)參考相關(guān)教程）。
以上基于ansys平臺(tái)進(jìn)行dyna的前處理，既可以通過(guò)經(jīng)典界面以apdl命令流的形式實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)workbench中dynamic explicit （LS-Dyna export）模塊實(shí)現(xiàn)。個(gè)人建議：桿系結(jié)構(gòu)或者需要參數(shù)化的分析，可以通過(guò)經(jīng)典界面寫命令流完成；實(shí)體結(jié)構(gòu)或者有復(fù)雜接觸定義的分析，workbench平臺(tái)具有得天獨(dú)厚的便利性。此外，也可以用LS PrePost進(jìn)行前處理和后處理，LS PrePost是專門配合dyna的前處理和后處理軟件，后處理功能比ansys經(jīng)典界面強(qiáng)大很多。
預(yù)熱的差不多了，下面暫以三個(gè)結(jié)構(gòu)倒塌算例，聊一聊dyna的相關(guān)應(yīng)用。
01
斜拉橋倒塌模擬
這個(gè)算例取自前不久做的一個(gè)橋梁施工模擬分析，施工模擬做完后，就順便算了下斜拉橋在強(qiáng)震下的倒塌模擬，Peak Ground-Motion Acceleration調(diào)到1500gal。使用ansys建模，PrePost后處理，相關(guān)倒塌發(fā)展過(guò)程如下圖所示。
幾張效果圖：
?設(shè)計(jì)此橋的攻城獅
02
屋面桁架倒塌分析
該算例取自西南交大劉成清老師所著教程，為了保證動(dòng)畫顯示效果，對(duì)原算例中屋面材性和殼單元厚度做了修改，采用ansys建模、PrePost后處理。
03
多高層鋼框架倒塌模擬
建模類似前者，15層鋼框架，采用ansys經(jīng)典界面建模，PrePost后處理。模擬底層框架柱突然失效的過(guò)程。
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