LS-DYNA非线性有限元分析培训大纲

培训对象

• 从事碰撞、冲击、跌落、爆炸、金属成型等显式动力学分析的CAE工程师

• 需要进行材料非线性、几何非线性及接触非线性问题仿真的研发人员

• 汽车、航空航天、国防军工、电子产品、包装运输等行业的仿真分析团队

• 高校力学、机械工程、车辆工程、材料加工等专业的师生及研究人员

培训目标

通过本课程的系统学习，使学员能够：

1. 理解核心理论：掌握显式动力学分析的基本原理、时间积分算法与非线性问题的数学基础。

2. 熟练软件操作：能够独立使用LS-PrePost进行前处理建模、关键字编辑与结果后处理。

3. 掌握关键设置：精通接触定义、材料模型选取、单元公式选择、沙漏控制及时间步长设置。

4. 解决工程问题：针对典型的非线性瞬态问题建立准确的仿真模型并进行工程应用。

培训内容介绍 （12条）

1. LS-DYNA概述与显式动力学基础

介绍LS-DYNA作为通用显式动力分析软件的发展历程、功能特点与应用领域。讲解显式时间积分算法与隐式算法的区别、适用范围及各自的优缺点。分析显式求解的核心概念，包括中心差分法、临界时间步长、Courant准则以及质量缩放技术的基本原理。

2. LS-PrePost前后处理入门

讲解LS-PrePost专用前处理器的用户界面布局与基本操作。内容包括几何模型的导入与编辑、有限元网格的生成与检查、关键字文件的创建与修改、模型信息的查询与统计。通过简单案例演示完整的LS-PrePost建模流程，使学员能够独立完成基础模型的前处理工作。

3. 单元类型与单元公式选择

详细介绍LS-DYNA中常用的单元类型及其特性。内容包括梁单元、壳单元、实体单元、弹簧阻尼单元及质量单元的定义与适用范围。深入讲解各种单元公式的特点、选择原则以及单点积分与全积分单元的对比分析，重点讨论沙漏现象的产生机理与控制方法。

4. 材料模型理论与应用

系统讲解LS-DYNA丰富的材料库及其工程应用。内容包括弹性材料模型、弹塑性材料模型（与应变率相关/无关）、泡沫材料模型、超弹性材料模型以及刚性体模型。介绍材料失效准则的定义、状态方程的应用场景以及材料参数的获取与验证方法。

5. 接触定义与参数控制

深入讲解LS-DYNA中接触算法的基本原理与工程应用。内容包括接触类型分类、接触算法的选择、接触参数的定义与调整策略，以及穿透问题的识别与解决方法。重点讲解自动接触、单面接触、面面接触等常用接触类型的适用场景与设置要点。

6. 载荷、边界条件与初始条件

讲解显式动力学分析中载荷与边界条件的施加方法。内容包括载荷曲线的定义与应用、位移/速度/加速度边界条件的设置、初始速度与初始应力的施加、刚体运动约束的定义，以及无反射边界条件在无限域问题中的应用。

7. 求解控制参数与关键字设置

详细讲解求解控制关键字的设置方法与参数含义。内容包括计算终止时间的控制、时间步长的缩放因子设置、二进制文件与ASCII文件的输出控制、求解过程的监控与诊断、负体积问题的排查与解决，以及重启动分析的三种类型与应用场景。

8. 跌落冲击分析专题

针对电子产品、消费品及包装运输行业的跌落仿真需求，讲解跌落分析的标准流程与关键技术。内容包括跌落测试模块的应用、刚性地面的模拟、跌落高度的等效处理、初始速度的施加、关键部件的应力应变评估以及跌落冲击响应的结果解读。

9. 金属成型与回弹分析专题

讲解板料冲压成型及回弹分析的显式-隐式序列求解技术。内容包括冲压过程的显式分析设置、模具与板料的接触定义、压边力与冲压速度的施加、成型结果的评价指标，以及回弹分析中从显式到隐式的转换方法、单元类型转换与应力初始化技术。

10. 隐式非线性分析基础

介绍LS-DYNA的隐式求解功能及其在非线性静力分析中的应用。内容包括线性与非线性静力分析、特征值屈曲分析、非线性屈曲与后屈曲分析（弧长法）、隐式动力分析的基本原理。讲解隐式分析中收敛问题的诊断与解决策略、接触定义的注意事项以及控制参数的调整方法。

11. 流固耦合与ALE方法入门

针对涉及流体与结构相互作用的问题，介绍ALE方法及流固耦合分析的基本概念。内容包括ALE多物质单元的定义、网格运动方式的控制、流体材料与状态方程的设置、流固耦合界面的定义方法，以及气囊展开、油箱晃动等典型应用案例。

12. 结果后处理与工程应用

深入讲解LS-PrePost的后处理功能。内容包括变形与应力云图的显示、动画制作与输出、时间历程曲线的提取与分析、数据滤波与处理技巧。通过典型工程案例剖析，讲解如何从仿真结果中提取关键指标，撰写分析报告，并基于结果进行设计优化。

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