ANSYSAutodyn2023非线性有限元分析从入门到工程实战

本书以Ansys Autodyn 2023 R1 版本为例，对Ansys Autodyn 分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了Ansys Autodyn 的具体工程应用方法。
本书主要内容包括：Autodyn 概述；Autodyn 操作入门；材料模型、材料库以及定义材料；初始与边界条件；零件、部件和组；零件间的连接、接触以及爆炸；求解控制与输出；显示与后处理；专题实例。
本书内容编排合理，实例丰富实用，与工程实际紧密结合，非常适合从事动力分析相关行业的工程技术研发人员和科研人员使用，也可用作高等院校相关专业的教材及参考书。

本书从内容的策划到实例的讲解完全是由专业人士根据多年的工作经验以及自己的心得来进行编写的，每一个实例都具有很强的针对性。读者在学习本书之后，可以很快地学以致用，提高自己的工程设计能力。本书具有以下特点： 1．作者权威，内容质量高。本书作者是工业设计领域多年从业者，同时编写过多本著作，具有丰富的实战经验和图书编写经验，能够有效保障图书整体的内容质量。 2．图解+例解+视频，学习更轻松。本书采用实例引导+知识点拨的方式进行讲解，实操性强，同时采用大量图片辅助说明，图文紧密结合，避免枯燥。此外，本书还配套二维码视频教学，学习更加高效。 3．循序渐进，入门到进阶。在突出基础应用的同时，有针对性地讲解一些相对深入的知识，满足读者深入学习相应知识的需要。 4．源于实践，用于实践。本书实例均来源于工程实践，大小案例贯穿全书。读者在案例中学习具体设计思路和方法，同时举一反三，将这些方法应用于实际工程中。

有限元法作为数值计算方法中在工程分析领域应用较为广泛的一种计算方法，自20 世纪中叶以来，以其独有的计算优势得到了广泛的发展和应用，已出现了不同的有限元算法，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。随着计算机技术的飞速发展，各种工程软件也得以广泛应用。
Ansys 软件是美国Ansys 公司研制的大型通用有限元分析（FEA） 软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。Ansys 功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年FEA评比中都名列第一。
Autodyn 是美国Ansys 子公司Century Dynamics公司于1985年在硅谷开发的非线性瞬态动力分析数值模拟软件，该软件从开发至今一直致力于军工行业的研发。2005年1月该公司加盟Ansys 公司，现已融入Ansys 协同仿真平台。1995年开发出高精度 Euler-FCT、Euler-Godunov 求解器，专门用来模拟爆炸冲击波的传递。2000年引入由欧洲航空局开发的 SPH 求解器，专门用来模拟超高速条件下的接触碰撞分析。目前在国际军工行业占据80% 以上市场。
一、本书特色
·针对性强
本书作者根据自己多年的计算机辅助分析设计领域工作经验和教学经验，针对初级用户学习Autodyn 的难点和疑点由浅入深，全面细致地讲解了Autodyn 在有限元分析，尤其是非线性分析应用领域的各种功能和使用方法。
·实例经典
本书中有很多实例本身就是工程分析项目案例，经过作者精心提炼和改编，不仅保证了读者能够学好知识点，更重要的是能帮助读者掌握实际的操作技能。
·提升技能
本书从全面提升Autodyn 分析能力的角度出发，结合大量的案例来讲解如何利用Autodyn 进行工程分析，真正让读者懂得计算机辅助工程分析并能够独立地完成各种工程项目。
·内容全面
本书在有限的篇幅内， 讲解了Autodyn 的全部常用功能， 内容涵盖了Autodyn 分析的基本思路、操作步骤、应用技巧等知识。读者通过学习本书，可以较为全面地掌握Autodyn 相关知识。
二、本书资源与服务
1. 安装软件的获取
按照本书上的实例进行操作练习，以及使用Autodyn 进行工程分析时，需要事先在计算机上安装相应的软件。读者可访问ANSYS 公司官方网站下载试用版，或到当地经销商处购买正版软件。
2. 配套学习资源
除书面讲解外，本书还配套了重点章节视频讲解，读者可扫书中二维码，边学边看，提高学习效率。此外，随书附赠了全书实例结果文件素材，读者可扫下方二维码下载实例文件，方便实践。
本书由中国运载火箭研究院的闫波、吴宏波和张耀磊三位高级工程师编写，其中闫波执笔编写了第1、2、4、5、8、9、10章，张耀磊执笔编写了第3章，吴宏波执笔编写了第6、7、11章。胡仁喜、解江坤等也参加了部分编写工作。
由于时间仓促，加之作者的水平有限，不足之处在所难免，恳请专家和广大读者不吝赐教。

编著者

第1章 Autodyn 概述 001
1.1 有限元法简介 002
1.1.1 有限元法基本思想 002
1.1.2 有限元常用术语 002
1.1.3 有限元分析步骤 003
1.2 Ansys 简介 004
1.2.1 Ansys 的发展历史 005
1.2.2 Ansys 软件功能 005
1.2.3 Ansys 应用分析步骤 008
1.3 Autodyn 简介 010
1.3.1 Autodyn 的发展历史 011
1.3.2 Autodyn 的功能与特点 011
1.3.3 Autodyn 的求解方法 015
1.3.4 Autodyn 分析基本步骤 018
1.3.5 Autodyn 的文件系统 023

第2章 Autodyn 操作入门 024
2.1 Autodyn 的启动 025
2.2 Autodyn 的用户界面 027
2.2.1 下拉菜单 028
2.2.2 工具栏 029
2.2.3 导航栏 030
2.2.4 面板和对话框 030
2.2.5 视图区 031
2.2.6 命令行面板 032
2.2.7 消息面板 033
2.3 文件操作 033
2.3.1 新建 034
2.3.2 保存为 036
2.3.3 保存为老版本 036
2.3.4 文件夹管理 037
2.3.5 输出附属文件 038
2.3.6 输出VRML 文件 040
2.4 导入 041
2.4.1 从TureGrid 导入 041
2.4.2 从ICEM-CFD 导入 042
2.4.3 从LS-DYNA 导入 042
2.4.4 从MSC.Nastran BDF导入 044
2.4.5 转化为非结构化网格 045
2.5 设置 045
2.5.1 描述 046
2.5.2 对称 047
2.6 执行 047
2.7 视图 048
2.7.1 幻灯片设置 049
2.7.2 表现状态 050
2.8 选项 050
2.8.1 交互性 050
2.8.2 切面 051
2.8.3 默认设置 051
2.9 帮助 052

第3章 材料模型、材料库以及定义材料 053
3.1 材料模型 054
3.1.1 状态方程 054
3.1.2 强度模型 056
3.1.3 失效模型 057
3.1.4 侵蚀模型 058
3.2 Autodyn 材料库 058
3.3 定义材料 059
3.3.1 新建、修改材料 060
3.3.2 加载、删除材料 063
3.3.3 复制、保存材料 064
3.4 实例导航——钽芯破片撞击钢板材料定义 065
3.4.1 问题的描述 065
3.4.2 模型分析及算法选择 065
3.4.3 创建Autodyn 分析模型 066
3.4.4 修改背景颜色 067
3.4.5 定义模型材料 067

第4章 初始与边界条件 069
4.1 定义初始条件 070
4.1.1 新建初始条件 070
4.1.2 修改初始条件 071
4.1.3 删除初始条件 072
4.2 定义边界条件 072
4.2.1 新建边界条件 073
4.2.2 修改边界条件 073
4.2.3 删除边界条件 074
4.3 实例导航——钽芯破片撞击钢板初始与边界条件设置 074
4.3.1 定义初始条件 074
4.3.2 定义目标靶夹紧边界条件 075

第5章 零件、部件和组 076
5.1 定义零件 077
5.1.1 新建零件 078
5.1.2 复制零件 095
5.1.3 删除零件 096
5.2 定义部件 096
5.2.1 新建部件 097
5.2.2 修改部件 098
5.2.3 删除部件 099
5.3 定义组 099
5.3.1 新建组 101
5.3.2 重命名组 102
5.3.3 复制组 102
5.3.4 删除组 103
5.4 实例导航——钽芯破片撞击钢板创建模型 103
5.4.1 建立破片模型 103
5.4.2 创建目标靶模型 106

第6章 零件间的连接、接触以及爆炸 109
6.1 定义连接 110
6.1.1 连接零件 110
6.1.2 分离零件 111
6.1.3 矩阵方式连接零件 112
6.2 定义接触 112
6.2.1 拉格朗日/ 拉格朗日接触 118
6.2.2 欧拉/ 拉格朗日接触 122
6.3 定义爆炸 127
6.3.1 定义二维爆炸 128
6.3.2 定义三维爆炸 131
6.4 实例导航——钽芯破片撞击钢板接触设置 134

第7章 求解控制与输出 137
7.1 定义求解控制 138
7.1.1 终止标准 138
7.1.2 时间步选项 138
7.1.3 阻尼选项 140
7.1.4 求解器选项 141
7.1.5 全局边界 141
7.1.6 SPH 边界 142
7.1.7 重力 142
7.1.8 运输 142
7.1.9 全局侵蚀 143
7.2 定义输出 143
7.2.1 中断 143
7.2.2 刷新 144
7.2.3 保存 144
7.2.4 结果文件 145
7.2.5 历程 146
7.2.6 截图 148
7.2.7 打印 148
7.2.8 日志文件 149
7.2.9 调用EXEDIT 149
7.2.10 场输出 149
7.3 实例导航——钽芯破片撞击钢板求解 149
7.3.1 设置求解控制 149
7.3.2 设置输出 149
7.3.3 开始计算 150

第8章 显示与后处理 152
8.1 定义显示 153
8.1.1 选择云图变量 154
8.1.2 结构化网格视图范围和切片 154
8.1.3 SPH/ 非结构化网格视图范围和切片 155
8.2 显示设置 155
8.2.1 显示 156
8.2.2 网格 157
8.2.3 材料 158
8.2.4 云图 159
8.2.5 速度矢量 162
8.2.6 高斯点 163
8.2.7 边界 163
8.2.8 连接 164
8.2.9 坐标轴 164
8.2.10 爆炸 165
8.3 历程数据显示 165
8.3.1 加载 166
8.3.2 减少 167
8.3.3 单变量显示 167
8.3.4 多变量显示 168
8.3.5 设置比例 170
8.3.6 设置显示风格 170
8.4 幻灯片制作与显示 171
8.5 实例导航——钽芯破片撞击钢板结果后处理 173
8.5.1 生成动画 174
8.5.2 查看不同时刻幻灯片 174
8.5.3 显示云图 176

第9章 撞击问题实例 178
9.1 穿甲弹斜侵彻陶瓷装甲数值仿真 179
9.1.1 问题的描述 179
9.1.2 模型分析及算法选择 179
9.1.3 Autodyn 建模分析过程 179
9.2 碎片撞击蜂窝夹层板数值仿真 194
9.2.1 问题的描述 194
9.2.2 模型分析及算法选择 195
9.2.3 建立蜂窝夹层板模型 195
9.2.4 蜂窝夹层板网格划分 202
9.2.5 Autodyn 建模分析过程 213

第10章 聚能装药问题实例 227
10.1 聚能装药简介 228
10.2 聚能射流侵彻钢板数值仿真 229
10.2.1 问题的描述 229
10.2.2 模型分析及算法选择 230
10.2.3 Autodyn 建模分析过程 231
10.3 爆炸成型弹丸成型及侵彻数值仿真 259
10.3.1 问题的描述 260
10.3.2 模型分析及算法选择 261
10.3.3 Autodyn 建模分析过程 261

第11章 爆炸冲击问题实例 283
11.1 爆炸冲击波传播过程数值仿真 284
11.1.1 问题的描述 284
11.1.2 模型分析及算法选择 285
11.1.3 Autodyn 建模分析过程 285
11.2 炸药接触爆炸冲击混凝土结构数值仿真 294
11.2.1 问题的描述 294
11.2.2 模型分析及算法选择 295
11.2.3 Autodyn 建模分析过程 295