Ls-dyna刚体转动难题解析:轮胎自转公转的非XYZ轴挑战

LS-DYNA的刚体转动问题,经常被问这个问题,比如下图公转+自转 轮胎滚动


d3plot_003.gif


d3plot_003.gif



虽然是小问题,回答起来也挺费事,下面我做了9个工况的案例,基本上罗列了常见的刚体转动问题,主要包括如下工况


绕质心自转

case1 绕质心和坐标轴自转

case2 绕质心和非XYZ轴自转 不约束绕其它轴的自转

case3 绕质心和非XYZ轴自转 约束绕其它轴的自转

***********************

公转

case4 直线公转

case5 圆周公转

***********************

公转+自转

case6 绕圆公转+自转

case7 轮胎滚动

***********************

自定义转动中心的自转

case8 绕任意点的自转

case9 绕任意点的自转 自定义旋转轴

具体如下:

case1 自转 主要关键字如下:

****************************************************************************

*MAT_RIGID

$HMNAME MATERIALS         1MATL20_1                                                                        

        1    7800.02.1000E+11       0.3       0.0       0.0       0.0          

       1.0         7        4  

        0

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID

*DEFINE_CURVE

        1         0       1.0       1.0       0.0       0.0

                0.0               25.12

                0.02              25.12

                1.0               25.12        

*********************************************************


动画如下:

d3plot_002.gif


case2 绕质心和非XYZ轴自转 不约束绕其它轴的自转



主要关键字如下:

*MAT_RIGID

        1    7800.02.1000E+11       0.3       0.0       0.0       0.0          

      1.0         7        

        0

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID


*DEFINE_CURVE                                                          

        1         0       1.0       1.0       0.0       0.0

                0.0               25.12

               0.02               25.12

                1.0               25.12

*DEFINE_VECTOR


动画如下,是不是发现轨迹非常的杂乱,原因在于,其他轴向转动自由度是自由的,如果要约束其它轴向,见case3

d3plot_004.gif

case3 绕质心和非XYZ轴自转 约束绕其它轴的自转



主要关键字如下:

*MAT_RIGID

$HMNAME MATERIALS         1MATL20_1                                                                        

        1    7800.02.1000E+11       0.3       0.0       0.0       0.0          

      1.0         7        

        0

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID

*DEFINE_CURVE                                  

*DEFINE_VECTOR


d3plot_002.gif



公转:

case4 直线公转

*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID

$HMNAME LOADCOLS       2BPM_NodeLoadCol_2                                                      

$HWCOLOR LOADCOLS       2       4

        2         1         0         2       1.0                 0.0       0.0

*DEFINE_CURVE

$HMNAME CURVES         2LoadCurve_2                                                            

$HWCOLOR CURVES         2       4

$HMCURVE     3    3 LoadCurve_2                                                                    

        2         0       1.0       1.0       0.0       0.0

                0.0               1.884

               0.02               1.884

                1.0               1.884

d3plot_007.gif


case5 圆周公转


d3plot_002.gif




公转加自转

case6 绕圆公转+自转

d3plot_003.gif

轮胎滚动


d3plot_003.gif



case8 绕任意点的自转


   

d3plot_001.gif



case9 绕任意点的自转 自定义旋转轴自定义

自转中心的自转 转动轴非XYZ轴




d3plot_001.gif




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