ANSYS/Workbench LS-DYNA 衝擊非線性動力學數值仿真

卞曉兵
北京理工大學博士研究生，研究方向為衝擊動力學，安全防護裝備，戰鬥設計與毀傷評估等，
發表學術論文和專利多篇，作為骨干成員參與國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、
軍隊項目預研等多項重要課題的研究工作，獲得省部科學技術獎勵。

第1章Workbench平台及LS-DYNA軟件介紹001
1.1Workbench軟件簡介001
1.1.1Workbench啟動方式002
1.1.2Workbench平台界面003
1.1.3Workbench仿真流程005
1.1.4ANSYS/Workbench的文件管理006
1.2Workbench平台中的非線性動力學模塊008
1.2.1Explicit Dynamics軟件009
1.2.2Autodyn軟件010
1.2.3LS-DYNA軟件011
1.3LS-DYNA軟件基本知識012
1.3.1功能特點012
1.3.2關鍵字數據格式012
1.3.3文件系統016
1.3.4常用算法介紹016
1.3.5LS-PrePost介紹017
1.4Workbench LS-DYNA介紹018

第2章Engneering Data材料模塊020
2.1Engineering Data材料模塊簡介020
2.2創建及修改材料021
2.2.1創建材料021
2.2.2加載材料庫材料022
2.2.3創建材料庫023
2.2.4材料模型數據導入025
2.2.5材料參數擬合025
2.3LS-DYNA中典型材料參數026
2.4Material Designer材料設計模塊027

第3章Geometry幾何模塊030
3.1Design Modeler模塊030
3.1.1子彈侵徹靶板建模032
3.1.2 對鋼筋混凝土作用的流固耦合建模034
3.2SpaceClaim建模平台037
3.2.1彈靶模型創建039
3.2.2SpaceClaim幾何清理039
3.2.3SpaceClaim構建中間面及線體模型041
3.2.4SpaceClaim/Material Designer幾何設計041
3.2.5Python腳本語言創建模型042
3.3外部幾何模型導入044

第4章Model模塊及網格劃分046
4.1Geometry模型樹047
4.2Material模塊048
4.3Coordinate Systems模塊048
4.4Connections模塊049
4.4.1Contacts接觸設置049
4.4.2Joints接觸設置050
4.4.3Body Interactions接觸設置051
4.5Mesh模塊052
4.5.1LS-DYNA中網格簡介052
4.5.2Mesh模塊網格劃分053
4.5.3幾何剖分及網格劃分058
4.5.4SpaceClaim網格劃分060
4.5.5ICEM網格劃分061
4.5.6外部網格劃分軟件導入062
4.6Model中其他設置064
4.6.1Construction Geometry構造幾何設置065
4.6.2Symmetry對稱性設置065
4.6.3CFL Time Step時間步長設置065

第5章Model中的LS-DYNA模型樹067
5.1Initial Conditions初始條件068
5.2Analysis Settings計算設置068
5.2.1Step Controls設置069
5.2.2CPU and Memory Management設置070
5.2.3Solver Controls設置070
5.2.4Damping Controls和Hourglass Controls設置072
5.2.5ALE Controls設置074
5.2.6Joint Controls和Composite Controls設置074
5.2.7Output Controls和Time History Output Controls設置075
5.3菜單欄及選項控制075
5.4Solution計算結果077
5.4.1計算提交077
5.4.2計算信息查看077
5.5後處理設置079
5.5.1菜單欄顯示設置079
5.5.2計算結果文件查看079
5.5.3結果變量查看080
5.5.4自定義結果082
5.6LS-Run軟件0835.7Workbench平台插件系統085
5.7.1Keyword Manager關鍵字插件085
5.7.2LST_PrePost插件086
5.7.3Ensight後處理插件088

第6章泰勒桿碰撞090
6.1計算模型描述090
6.2泰勒桿碰撞2D拉格朗日方法091
6.2.1材料、幾何處理091
6.2.2Model中前處理095
6.2.3計算結果及後處理097
6.3泰勒桿碰撞3D拉格朗日方法098
6.3.1材料、幾何處理098
6.3.2Model中前處理099
6.3.3計算結果及後處理100
6.4泰勒桿碰撞3D拉格朗日1/4對稱模型方法102
6.4.1材料、幾何處理102
6.4.2Model中前處理102
6.4.3計算結果及後處理103
6.5泰勒桿碰撞ALE方法104
6.5.1材料、幾何處理104
6.5.2Model中前處理104
6.5.3計算結果及後處理105
6.6泰勒桿碰撞歐拉方法105
6.6.1材料、幾何處理105
6.6.2Model中前處理107
6.6.3計算結果及後處理108
6.7泰勒桿碰撞SPH方法109
6.7.1材料、幾何處理109
6.7.2Model中前處理109
6.7.3計算結果及後處理111
6.8泰勒桿碰撞拉格朗日失效單元轉SPH方法112
6.8.1材料、幾何處理112
6.8.2Model中前處理112
6.8.3計算結果及後處理114
6.9泰勒桿碰撞熱力耦合方法114
6.9.1材料、幾何處理114
6.9.2Model中前處理114
6.9.3計算結果及後處理114

第7章衝擊碰撞非線性問題計算116
7.1子彈侵徹靶板116
7.1.1材料、幾何處理116
7.1.2Model中前處理118
7.1.3計算結果及後處理120
7.1.4綁定接觸法計算123
7.1.5整體模型法計算125
7.2圓管對氣囊的衝擊作用128
7.2.1材料、幾何處理128
7.2.2Model中前處理129
7.2.3計算結果及後處理130
7.3玻璃管跌落132
7.3.1材料、幾何處理132
7.3.2Model中前處理133
7.3.3計算結果及後處理135

第8章非線性問題計算137
8.1WB LS-DYNA中的計算方法137
8.1.1S-ALE算法介紹138
8.1.2S-ALE模型構建140
8.1.3Workbench中的S-ALE算法141
8.1.4Workbench中的流固耦合接觸設置142
8.2空氣中143
8.2.1材料、幾何處理143
8.2.2Model中前處理145
8.2.3計算及後處理147
8.2.4空氣中S-ALE方法150
8.3 驅動破片155
8.3.1材料、幾何處理155
8.3.2Model中前處理156
8.3.3計算及後處理158
8.4基於Conwep模型160
8.4.1計算模型描述160
8.4.2材料、幾何處理162
8.4.3Model中前處理164
8.4.4計算結果及後處理165

第9章重啟動及重啟動模塊167
9.1重啟動介紹167
9.1.1簡單重啟動168
9.1.2小型重啟動168
9.1.3完全重啟動169
9.2小球墜網並反彈對靶板的作用169
9.2.1材料、幾何處理170
9.2.2Model中前處理171
9.2.3 次重啟動174
9.2.4第二次重啟動175
9.3串聯戰鬥部對靶板的作用178
9.3.1材料、幾何處理179
9.3.2Model中前處理181
9.3.3計算結果及後處理182
9.3.4 次重啟動（ 刪除） 183
9.3.5第二次重啟動（EFP侵徹靶板） 184
9.3.6第三次重啟動（刪除EFP） 186
9.3.7第四次重啟動（子彈侵徹靶板） 187

第10章隱式非線性問題求解190
10.1隱式問題190
10.2圓管的壓縮191
10.2.1材料、幾何處理191
10.2.2Model中前處理192
10.2.3計算結果及後處理193
10.3板折彎斷裂195
10.3.1材料、幾何處理195
10.3.2Model中前處理196
10.3.3計算結果及後處理197

第11章Workbench-PrePost聯合模型構建199
11.1空氣（一維計算） 199
11.1.1材料、幾何處理199
11.1.2Model中前處理200
11.1.3LS-PrePost處理202
11.1.4計算結果及後處理203
11.2空氣（二維計算） 204
11.2.1材料、幾何處理204
11.2.2Model中前處理205
11.2.3LS-PrePost處理211
11.2.4計算結果及後處理211
11.3子彈侵徹沙土DEM模型212
11.3.1材料、幾何處理212
11.3.2Model中前處理213
11.3.3LS-PrePost處理214
11.3.4計算結果及後處理216
11.4金屬射流成型217
11.4.1材料、幾何處理217
11.4.2Model中前處理218
11.4.3LS-PrePost中處理219
11.4.4計算結果及後處理228

第12章Workbench平台中的模塊聯合仿真229
12.1模塊聯合仿真介紹229
12.2小球衝擊複合材料靶板（ACP+LS-DYNA） 230
12.2.1材料、幾何處理230
12.2.2Model中前處理231
12.2.3ACP模塊中復合材料設計231
12.2.4ACP模塊與LS-DYNA模塊聯合仿真234
12.3子彈衝擊鋼管（LS-DYNA+Static Structural） 235
12.3.1材料、幾何處理235
12.3.2Model中前處理236
12.3.3LS-DYNA計算結果236
12.3.4LS-DYNA計算結果導出236
12.3.5Static Structural靜力學計算237

第13章優化設計計算240
13.1優化設計模塊簡介240
13.1.1參數定義240
13.1.2Design Exploration特徵241
13.1.3響應面設置241
13.2網格對計算結果的影響分析244
13.2.1材料、幾何設置244
13.2.2Model中設置245
13.2.3計算結果及後處理245
13.2.4優化分析計算245
13.3子彈侵徹優化設計