基于ANSYS - LS-DYNA的轿车车门碰撞仿真模拟毕业论文 - 图文(2)

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目 录

第1章．绪言??????????????????????1 第2章．ANSYS/LS-DYNA简介???????????????3 第3章．问题描述与建模?????????????????5 3.1分析过程规划???????????????????5 3.2建立几何模型???????????????????6 3.3划分有限元网格????????????????? 11 3.4建立PART????????????????????11 3.5定义接触信息?????????????????? 12 3.6定义边界条件及约束??????????????? 13 3.7定义保险杠的初始速度?????????????? 13 3.8施加保险杠面载荷???????????????? 14 第4章．求解????????????????????? 17 4.1求解设置???????????????????? 17 4.2输出关键字文件Collision.K??????????? 18 4.3向LS-DYNA求解器递交求解???????????? 19 第5章．结果分析??????????????????? 21 5.1观察碰撞过程?????????????????? 21 5.2观察车门内的等效应力分布???????????? 22 5.3观察速度值改变后的碰撞结果??????????? 24 5.4观察速度方向改变后的碰撞结果?????????? 24 5.5小结?????????????????????? 27 参考文献???????????????????????30

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第1章.绪 言

1.1工程背景及选题意义

现代工业的进步，得益于计算机技术的突飞猛进。因此，由20世纪进入21世纪，引导人类科技再次进步的将是与计算机相结合的科技。而计算机软件的应用与发展也得力于计算机技术的进步：将计算机软件用于产品的开发、设计、分析与制造，已成为近代工业提高竞争力的主要方法。计算机辅助设计（Computer-aided Design，CAD），即使用计算机软件直接从事图形的绘制与结构体的设计；计算机辅助工程（Computer-aided Engineering，CAE）是用工程上分析的过程及计算方法来辅助工程师做设计后的分析或进行同步工程；而计算机辅助制造（Computer-aided Manufacturing，CAM）则是直接用计算机来辅助操纵各式各样的精密工具机器以制造不同的零部件。国内最早引进的计算机辅助软件是CAD,然后是CAM，最后是CAE。

CAE的技术种类很多，其中包括有限元法，边界元法，有限差分法等。每一种方法都有其应用领域，而有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等领域，而随着其越来越多的发展，加上其结合了不同的领域，像流体与结构力学的耦合，电路学与电磁学的耦合，使得CAE的发展越来越迅速，应用也越来也广泛。

碰撞问题属于冲击动力学的研究范畴，其过程具有高速、高温、高压等基本特性。因为加载速率高、变形大、接触物体间的

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侵彻贯入作用，在高速碰撞过程中材料内呈现明显的应变率及绝热温升效应，甚至发生相变。高速汽车碰撞对车身结构带来的破坏一直受到交通部门的关注，数值模拟因其经济性和高效性日益成为碰撞问题的重要研究手段。它可以节省试验的巨大投入，方便地描述和动态显示问题的整个过程。本文即是应用数值仿真软件ANSYS/LS-DYNA对汽车碰撞中车门的变形仿真，通过对不同速度不同碰撞角度下的碰撞仿真，为车门设计提供初步的建议。

1.2 文章的主要内容和结构

我们在第二章主要介绍了仿真软件ANSYS/LS-DYNA，重点介绍了它处理问题的特点和所适用的求解问题。在第三章和第四章，我们主要介绍了应用ANSYS进行车门建模和用LS-DYNA进行碰撞仿真；在第五章我们分析了多种情形下的仿真结果，并给出了初步分析结论。

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第2章 ANSYS/LS-DYNA简介

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ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。ANSYS是一个应用非常广泛的工程分析软件包。ANSYS软件在工程上的应用相当广泛，包括机械、电机、土木、航空及电子等不同领域，而且在这些方面的应用都能达到相当程度的可靠度，颇获各界好评。计算机辅助工程分析是利用有限元法及数值分析的结合来完成分析工作的。使用该软件可以降低设计成本，缩短设计时间。

LS-DYNA是分析功能最全面的显示分析程序，其前身为美国Lawrence Livermore国家实验室J.O.Hallquist博士于1976年主持开发完成的DYNA程序系列，DYNA程序时域积分采用显示的中心差分格式，可用于分析爆炸与高速冲击等过程中的大变形动力响应问题，当时开发DYNA程序的主要目的是为武器设计提供分析工具。1988年，J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，主要包括显示的LS-DYNA2D、LS-DYNA3D，隐式的LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPA3D,前后处理程序LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，逐步规范和完善程序的分析功能，增加了汽车安全分析、金属板的冲压成形分析以及流固耦合分析等功能，使得LS-DYNA程序系列的应用范围不断得到扩大，并建立起完备的软件质量保证体系。

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LS-DYNA是功能齐全的非线性分析程序包，可以处理各类复杂的非线性问题。其显示算法特别适合于分析各类冲击、爆炸、结构撞击等动态非线性问题，同时还可以求解热传导、流体动力学以及流固耦合问题。其算法特点是以Lagrange为主，兼有ALE和Euler算法；以显示求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能。

在LS-DYNA发展历程中，与ANSYS的合作是具有重要意义的事件之一。1996年，LSTC公司和ANSYS公司开始进行技术和市场方面的合作，共同推出了ANSYS/LS-DYNA的第一个版本5.5（版本号同ANSYS版本号）。ANSYS/LS-DYNA结合了ANSYS界面的前后处理功能与LS-DYNA的求解器强大的分析能力。对于熟悉ANSYS基本操作的用户而言，使用ANSYS/LS-DYNA来处理各种高度非线性的动态问题是一个很理想的选择。目前，ANSYS/LS-DYNA的最新版本是12.0，其前处理器支持LS-DYNA求解器971版本的大部分分析功能。

LS-DYNA自20世纪90年代引入国内以来，迅速在相关的工作领域中得到广泛的应用，目前该程序已成为国内科研和工程人员开展数值实验以及仿真分析的强有力工具之一。

LSTC公司和ANSYS公司合作推出的ANSYS/LS-DYNA结合了LS-DYNA强大的显示动力分析能力与ANSYS方便易用的前后处理功能，对于熟悉ANSYS结构分析的工程人员，ANSYS/LS-DYNA无疑是最容易使用的显示分析工具。

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