ANSYS/Ls-dyna中实现物体按轨迹运动的技巧

1、 准备工作

1.1 确定施加载荷对象    

确定欲施加位移载荷的实体，获取实体的 part ID；    如果是多个实体，可以通过定义一个part 集，这样在添加载荷时可以节省不少时间。    如果位移载荷是作用在多个节点上，必须定义节点集，关于节点集的定义可以用命令 cm，具体请查阅 help。

1.2 确定轨迹。    

首先分析你的运动类型，是一维运动问题，或者是二维平面运动问题，抑或三维空间运动问题。其次，获取物体在不同时间段的位移。第三，约束多余的自由度。一方面保证物体确实按设定轨迹运动，防止由于碰撞等改变物体的轨迹；另一方面节省存储空间，提高求解速度。

1.3 适当简化问题    

如果对物体的变形、应力等不关心，可以将该物体定义为刚体，提高求解速度。定义刚体可以用命令 edmp,rigid,，具体用法请查阅 help。

2、 定义数组    

如果是一维运动问题，比如沿 x  轴运动，可以通过两组参数来定义运动，并可以约束该物体在其他方向的自由度（包括转动）。    或者不约束其他方向的自由度，通过数组定义物体在其他方向的位移和转动均为 0，即不随时间变化。这个方法相比之下比约束自由度麻烦些。而且我认为比上一种方法的计算量要大，会导致计算速度变慢。    

我们采用约束自由度，通过定义数组来实现物体的运动。两个数组分别为时间数组和 x 轴方向的位移数组。    

定义数组可以用如下命令。        

*dim, time, ,LengthOfTime        

*dim, Xdisp, ,LengthOfXdisp      

Time(1)=0,1,2,3        

Xdisp(1)=5,10,-5,2    

其中 time 和 Xdisp 是数组名，可以根据各自喜好设定，最好是能表示数组的含义；    LenthOfTime 和 LengthOfXdisp 分别是t ime 和 Xdisp 数组的长度，两者必须相等，也就是说时间和位移是一一对应的关系。位移为负值表示物体运动方向与坐标轴方向相反。    

如果是二维运动问题，需要再定义一个数组，即随时间变化沿 Y  轴方向运动的轨迹。    同样可以通过与上面类似的命令来实现。时间数组可以与定义 x  轴运动时一致，也可以另外再定义。若采用相同的时间数组，y  轴方向的位移数组的长度就必须和 x  轴方向的一致。若两者长度不一致，可以另外再定义一个时间数组。这里采用与 x 轴运动一致的时间数组。        

*dim，Ydisp ,LengthOfYdisp        

Ydisp(1)=0,8,-4,0    

对于三维问题依次类推。    

需要说明的几点：        

1 如果数组比较大，可以写在另外的 txt 文件中，在定义数组名之后添加载荷曲线之前通过 /input，命令读入 ansys 中就可以了。需要注意的是，定义的数组名称和 txt  文件中的数组名称必须一一对应；        

2 如果位移变化比较复杂，比如说不断来回方向运动，那么时间数组的步长要尽可能的小。因为 lsdyna 会根据数组进行插值，如果时间数组步长较大，插值出来的位移数组不一定完全是你定义的载荷曲线，会有些偏差，可能会影响到物体运动迹。在定义其他曲线时也是一样的道理，比如定义应力-应变关系曲线时，尽可能的使数组的步长小。        

3、 添加载荷曲线      

载荷曲线可以添加，也可以不添加。建议不添加，因为如果载荷曲线比较多，很容易混淆不同载荷曲线的意义，导致载荷添加错误。如果要添加，可以通过 Edcurve  命令实现，然后在施加载荷时指定载荷曲线就可以了。Edcurve 命令的具体用法请查阅 help 手册。这里不添加载荷曲线，载荷通过数组直接定义。        

4、 施加载荷        

施加载荷是通过 edload  来实现。

载荷类型分为两大类：

1) 一种是将载荷施加在刚体上。若前面定义了该物体为刚体，可以通过 EDLOAD, ADD, RBUX,  , compont, TIME, XDISP 来实现。

其中：

RBUX 为刚体沿 x  轴方向的位移，类似的还有沿 y  轴方向的位移 RBUY，沿 z 轴方向的位移 RBUZ。

后面一项为载荷曲线的名称。若定义了载荷曲线，就将相应载荷曲线的 id  填上，后面的数组就不需要填写了。因为我们前面没有定义载荷曲线，所以载荷曲线 id  空着不填，依次在后面填上时间数组名称和 x  轴方向位移数组名称。            

Componnt 为欲施加载荷的 part  的 id  或者是节点集的名称。        

对于 y  轴方向和 z  轴方向的位移可以采取同样处理方式，只需将 XDISP 替换为所定义的 y  轴或者 z  轴方向位移的数组名称即可。        

2) 另一种是将载荷施加在非刚体上。操作基本类似。比如定义物体沿x 方向的位移，只需将RBUX 改为UX 即可。其他的依此类推。        

5、 其他        

在 lsdyna 中位移条件是当作载荷来处理的。对于施加其他载荷，比如转动、速度、加速度、力和转矩等也可以用类似的办法添加，对于刚体也是用同样的方法处理。顺便提一句，在 abaqus/explicit  中，同样可以实现物体按指定轨迹运动，不过在 abaqus/explicit  中位移条件是当边界条件处理的。

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