LS-DYNA流固耦合分析：ALE算法与关键关键字解析

"LS-DYNA是一种强大的有限元分析软件，常用于解决复杂的工程问题，特别是流固耦合分析。本文将重点解析在ANSYS Workbench环境中使用LS-DYNA进行流固耦合模拟时的重要关键字及其含义。" 在流固耦合分析中，LS-DYNA提供了多种关键功能和关键字来实现精确的计算。以下是这些关键字的详细解释： 1. **ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE 和 ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP**: 这两个关键字用于定义多物质ALE（任意拉格朗日-欧拉）算法中的跟随坐标系。ALE方法允许网格随流动物体移动，从而更好地处理变形和流动问题。`ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE`指定一个或多个节点作为参考，而`ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP`则可以定义一组节点作为参考系统。 2. **MAT_NULL 和 EOS**: `MAT_NULL`关键字用于定义空材料，这是一种在分析中不涉及物理性质的特殊材料，通常用于填充网格区域，以避免在没有实际材料存在的地方进行计算。`EOS`（Equation of State）是状态方程的缩写，用于描述材料的压力与体积、温度之间的关系。在流固耦合问题中，状态方程对于流体行为的建模至关重要。 3. **INITIAL_VOID_PART**: 这个关键字用于初始化空白域，即在模型中没有实体材料存在的区域。在某些情况下，可能需要预先定义这些区域的行为，比如它们如何与固体或流体相互作用。 4. **CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID**: 此关键字用于定义结构和流体之间的耦合。在流固耦合分析中，它用来约束流体与固体之间的交互，确保在接触面上的力和位移得到正确传递。 5. **SECTION_SOLID_ALE_ELF0RM=12**: 这个关键字定义了单元算法，特别是在单点积分的单物质加空白材料的情况下。`FORM=12`通常与ALE算法结合使用，指示单元采用适当的算法来处理变形和流动。 6. ***LOAD**: `*LOAD`关键字用于施加外部载荷，如重力。在模拟物体下落的问题中，通常会用到这个关键字来设置重力向量，使物体受到地球引力的作用而下落。 在实际应用中，如容器（含塑料瓶）的跌落碰撞分析，LS-DYNA通过这些关键字和算法能够模拟出真实世界中的复杂动态行为。首先，需要使用DesignModeler建立几何模型，然后进行网格划分、边界条件设定、速度设定以及分析设置。生成K文件后，需要进一步编辑以添加必要的关键字，确保LS-DYNA求解器能正确处理流固耦合问题。通过这样的流程，可以深入理解容器在跌落过程中的损伤机制，并优化其设计，提高安全性。