ANSYS/LS-DYNA Training 2001LS-DYNA材料的二次开发ANSYS/LS-DYNA专题培训ANSYS/LS-DYNA Training 2001内 容 二次开发环境 主程序及入口条件 开发材料的本构、子程序及求解输入文件描述 编译、运行新的求解器 开发Kelvin_voigt粘弹材料 用新材料模式做大变形分析ANSYS/LS-DYNA Training 2001LS-DYNA二次开发基于FORTRAN环境在PC和UNIX平台下都需要进行连接编译， 生成新的求解器Pc平台需安装 digital visual fortran 5.0或 Microsoft power station 4.0提供的资源包括：Ls-dyna.f 用户自定义本构子程序Ls-dyna.lib 静态连接库Ls-dyna.dsp digital FORTRAN workspace 文件或MAKEFILE 用于 （包括主程序）Readme.txt 说明文件二次开发环境ANSYS/LS-DYNA Training 2001在UNIX平台提供如下资源：Makefile 执行编译批处理文件（？）object 文件（内含主程序）dyn21.f 用户定义本构子程序支持的平台：940.2 版 DEC NEC IBMHP SGI SUN950d 版COMPAQ CRAY SGIIBM LINUX SUN用户平台需安装 FORTRAN77ANSYS/LS-DYNA Training 2001二次开发如何实现？用户自定义的本构代替ls-dyna.f或dyn21.f中的相 关本构描述LS-DYNA共提供10种 *user_defined_material_model,由这些输入数据为 自定义本构提供参数，完成分析在程序中使用的自定义subroutine要和Jobname.K 中指定的相同在一次分析中，用户最多可同时使用10种自定 义材料本构ANSYS/LS-DYNA Training 2001主程序及入口条件c*c| LS-DYNA main program entry |c*program lsdyna3dcall dyna3dstopendc*ANSYS/LS-DYNA Training 2001入口条件参数传递c cm(1)=youngs modulusc cm(2)=poissons ratioC cm(n)=用户在点K中给定的新本构参数c eps(1)= x应变增量c eps(2)= y应变增量c eps(3)= z应变增量c eps(4)= xy应变增量c eps(5)= yz应变增量c eps(6)= zx应变增量c 单元类型 etype:c eq.“brick” 实体单元c eq.“shell” 壳单元c eq.“beam” 梁单元cc time=当前时间c dt1=当前时间步长c capa=纵向剪切缩减因子c sig(1)= x应力c sig(2)=y应力c sig(3)=z应力c sig(4)=xy应力c sig(5)=yz应力c sig(6)=zx应力cc hisv(1)=历史变量1c hisv(2)=历史变量2c hisv(n)=历史变量nANSYS/LS-DYNA Training 2001每个积分步、主程序提供 如下这些已知量：6个应变增量可能涉及的历史变量hisv（n）单元类型的字符串当前时间当前时间步长用户在点K文件中 给定如下参数：弹性模量波松比其它参数cm(n)Ls-dyna.f或dyn21.f应 完成的工作：求出6个应力增量求出其它可能涉及的历 史变量hisv（n）ANSYS/LS-DYNA Training 2001参数说明由主程序提供的所有参数基于单元坐标 系，计算得到的应力显然如此，之后由 主程序将其转换到整体坐标系所有的历史变量在初始调用子程序时将置零能量计算完全由主程序完成ANSYS/LS-DYNA Training 2001子程序举例c*c| user-defined subroutine example |c*subroutine umat41 (cm,eps,sig,hisv,dt1,capa,etype,time)c isotropic elastic material (sample user subroutine)c variablesc cm(1)=youngs modulusc cm(2)=poissons ratiocc eps(1)=local x strain incrementc eps(2)=local y strain incrementc eps(3)=local z strain incrementc eps(4)=local xy strain incrementc eps(5)=local yz strain incrementc eps(6)=local zx strain incrementANSYS/LS-DYNA Training 2001c sig(1)=local x stressc sig(2)=local y stressc sig(3)=local z stressc sig(4)=local xy stressc sig(5)=local yz stressc sig(6)=local zx stressc hisv(1)=1st history variablec hisv(2)=2nd history variablec hisv(n)=nth history variablec dt1=current time step sizec capa=reduction factor for transverse shearc etype:c eq.“brick“ for solid elementsc eq.“shell“ for all shell elementsc eq.“beam“ for all beam elementsc time=current problem time.ANSYS/LS-DYNA Training 2001character*(*) etypedimension cm(*),eps(*),sig(*),hisv(*)cc compute shear modulus, gcg2 =cm(1)/(1.+cm(2)g =.5*g2cif (etype.eq.brick) thendavg=(-eps(1)-eps(2)-eps(3)/3.p=-davg*cm(1)/(1.-2.*cm(2)sig(1)=sig(1)+p+g2*(eps(1)+davg)sig(2)=sig(2)+p+g2*(eps(2)+davg)sig(3)=sig(3)+p+g2*(eps(3)+davg)sig(4)=sig(4)+g*eps(4)sig(5)=sig(5)+g*eps(5)sig(6)=sig(6)+g*eps(6)ANSYS/LS-DYNA Training 2001elseif (etype.eq.shell) thencgc =capa*gq1 =cm(1)*cm(2)/(1.0+cm(2)*(1.0-2.0*cm(2)q3 =1./(q1+g2)eps(3)=-q1*(eps(1)+eps(2)*q3davg =(-eps(1)-eps(2)-eps(3)/3.p =-davg*cm(1)/(1.-2.*cm(2)sig(1)=sig(1)+p+g2*(eps(1)+davg)sig(2)=sig(2)+p+g2*(eps(2)+davg)sig(3)=0.0sig(4)=sig(4)+g *eps(4)sig(5)=sig(5)+gc*eps(5)sig(6)=sig(6)+gc*eps(6)cANSYS/LS-DYNA Training 2001elseif (etype.eq.beam ) thenq1 =cm(1)*cm(2)/(1.0+cm(2)*(1.0-2.0*cm(2)q3 =q1+2.0*ggc =capa*gdeti =1./(q3*q3-q1*q1)c22i = q3*deti; c23i =-q1*detifac =(c22i+c23i)*q1eps(2)=-eps(1)*fac-sig(2)*c22i-sig(3)*c23ieps(3)=-eps(1)*fac-sig(2)*c23i-sig(3)*c22idavg =(-eps(1)-eps(2)-eps(3)/3.p =-davg*cm(1)/(1.-2.*cm(2)sig(1)=sig(1)+p+g2*(eps(1)+davg)sig(2)=0.0sig(3)=0.0sig(4)=sig(4)+gc*eps(4)sig(5)=0.0sig(6)=sig(6)+gc*eps(6)endifreturnendANSYS/LS-DYNA Training 2001对应的点K中的材料描述*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS$ MID RO MT LMC NHV IORTHO IBULK IG1 7.890E-09 41 4 0 0 4 3$ IVECT IFAIL0 0$ P1(E) P2(NU) P3(G) P4(K)2.100E+05 3.000E-01 80.769E+3 175.0E+3ANSYS/LS-DYNA Training 2001：在PC上开发并应用kelvin-voigt粘 弹材料 橡胶采用kelvin-voigt模型,本构方程由下式给定：= E0 +E1（ / t ）其中： E0 =0.6437Mpa, E1 = 0.0136Mpas;密度：4000Kg/m3应用此材料做大变形分析球直径10cm,下面由地板支撑，上部由一钢板在10ms将