当模型建好后，下一步就是给结构施加荷载，为求解做准备。为了能正确地模拟结构的响应，就必须定义与指定时间间隔相对应的荷载。

1.一般荷载选项

与许多隐式分析不同的是，显式分析中的所有荷载必须与时间有关。因此，在ANSYS/LS-DYNA中，许多标准的ANSYS命令都是无效的。在ANSYS/LS-DYNA中，尤其不能使用F、SF、BF系列命令，因为它们只能定义与时间无关的荷载。此外，D命令只能定义节点约束。基于上述原因，在ANSYS/LS-DYNA中用一对数组参数定义荷载（一个用来设置时间，另一个设置荷载）。

注意：虽然节点加速度（Ax，Ay，Az）和节点速度（Vx，Vy，Vz）以自由度的形式出现，但它们不是物理自由度，不能使用D命令约束。要采用EDLOAD命令给这些节点施加荷载。

在ANSYS/LS-DYNA中，所有荷载都是在一个荷载步内施加的。这和隐式分析有很大的不同，隐式分析是在多个荷载步内施加荷载。在ANSYS/LS-DYNA中，对于一些特定的荷载，也可以用EDLOAD命令指定何时施加（Birth Time）、何时去除（Death Time）。参考EDLOAD命令中的Birth Time，Death Time和CID，检验Birth/Death Time的适用性。

给模型施加荷载，需遵循以下步骤。

（1）把模型中受载的那部分定义成Component（或PART，用于刚体）。

（2）定义包含时间间隔和荷载数值的数组参数。

（3）定义荷载曲线。

（4）如果不是在全局坐标系中加载，需要用EDLCS命令定义荷载方向。

（5）模型加载。

（1）组元。

除了给刚体加载外，显式分析中所有荷载都施加到Component上。因此，第1步就是把模型中受载的那部分组合成Component。每个Component应由模型中承受同样荷载的部分组成，并且可以通过材料本构、模型中位置、预期状态等联系在一起。

例如，想要分析一个棒球撞击到墙上的结果，可以定义球上的节点为一个Component，球棒上的节点为另一个Component，墙上的节点为第3个Component。

可以定义任意多个Component，然后给每一个Component加载。Component必须由节点或单元组成（只有当施加压力荷载时，Component才由单元组成）。定义Component时，首先要选择Component中想要包含的部分，然后在GUI界面中选择Utility Menu＞Select＞Comp/Assembly＞Create Component命令来定义Component（CM）。

对于刚体，荷载一般都施加到PART号上，而不是Component上。这是因为，当使用命令EDMP、RIGID、MAT定义刚体时，已经包含一系列节点和单元。

（2）数组参数。

值得注意的是，在显式动态分析中，荷载在一些特定时间间隔内施加到结构上，这样就可以观察在特定时间段里施加荷载后模型的瞬态行为。因此，不仅需要定义施加荷载的类型（FX，FY，FZ，ROTX，ROTY，ROTZ等），也需要定义荷载施加到结构上的时间间隔值。

时间间隔值和其相对应的荷载值组合在一起，定义为数组参数。这些参数必须定义为两部分，第1部分为时间间隔值，第2部分为荷载值，荷载应与时间间隔相对应。在GUI中，通过菜单路径Utility Menu＞Parameters＞Array Parameters＞Define/Edit来定义一个数组参数。

注意：可以通过线性插值得到中间时间点的荷载值。指定时间范围外的荷载值不能由程序插入。因此，必须保证荷载时间范围至少等于求解时间；否则，由于过早地去除荷载，求解结束时的结果将会变为无效值。

（3）施加荷载。

一旦定义了能代表荷载的数组参数，这些荷载与时间有关，就可以直接用EDLOAD命令输入参数定义荷载，或者使用EDCURVE命令输入参数来定义荷载曲线，相应的荷载曲线ID可用EDLOAD命令输入。

一旦定义好Component和数组参数，就可以使用EDLOAD命令给建立的模型加载。在GUI中，可以通过菜单路径Main Menu＞Solution＞Loading Options＞Specify Loads来加载。

可以选择增加荷载（EDLOAD中ADD标记），如力、力矩、节点加速度、表面压力等。所有的荷载都用EDLOAD命令施加到全局笛卡儿坐标系上。此为其默认设置。

在GUI界面的对话框中将列出所有有效荷载，以及预先定义好的Component和数组参数。只需简单地选择所需的荷载标记，以及Component（刚体的PART号）和数组参数集合（预先定义的荷载曲线号）。值得注意的是，并不是所有的荷载标记都适用于所有Component或PART号。

①以下的荷载标记只适用于节点Component。

●力：FX，FY，FZ。

●力矩：MX，MY，MZ。

●位移：UX，UY，UZ。

●转角：ROTX，ROTY，ROTZ。

●速度：VX，VY，VZ。

●节点加速度：AX，AY，AZ。

●体加速度：ACLX，ACLY，ACLZ。

●角速度：OMGX，OMGY，OMGZ。

●温度：TEMP。

注意：虽然V（X，Y，Z）和A（X，Y，Z）作为DOFs出现，但它们实际上并不是物理DOFs。这些量是按DOF（自由度）量求解和存储的，并用于后处理。

②以下的荷载标记只适用于刚体（部件号）。

●力：RBFX，RBFY，RBFZ。

●力矩：RBMX，RBMY，RBMZ。

●位移：RBUX，RBUY，RBUZ。

●转角：RBRX，RBRY，RBRZ。

●速度：RBVX，RBVY，RBVZ。

●角速度：RBOX，RBOY，RBOZ。

③以下荷载标记只适用于单元Component。

压力：PRESS。

除了施加荷载外，也可以用EDLOAD，LIST和EDLOAD，DELE来显示和删除荷载。此外，使用EDFPLOT命令可以显示单元上的荷载标记，使用EDPL命令可以绘制荷载曲线。

（4）数据曲线

用EDCURVE命令定义的数据曲线广泛应用于ANSYS/LS-DYNA中。该命令可以用来定义与显式动态材料模型有关的材料数据曲线（如应力-应变）、荷载数据曲线（如力-偏转）。此外，它还可以定义时间荷载曲线（力、位移、速度等）。这些荷载曲线可以用ED-LOAD命令输入。

某些材料模型（例如，TB，PLAW或TB，HONEY）要求指定材料特性数据（可能是有效应变速率、塑性应变或体积应变的函数）。对于这些数据，在用TBDATA命令定义材料特性之前，需用EDCURVE命令定义特性曲线。在刚体和压延筋接触问题中，也采用数据曲线来定义变形特性。

与对Component进行加载类似，数据曲线组合成数组参数，然后与特定的曲线参考号相联系。这个参考号可用于指定的材料模型（PLAW、HONEY等）、接触类型（RNTR、RO_- TR）和压延筋。

定义数据曲线可以分为以下几个步骤：

①定义一个包含材料特性或摩擦力横坐标值的数组参数（例如有效塑性应变、有效应变率、位移等）。

②定义第2个数组参数，包含材料特性或摩擦力的纵坐标值（例如初始屈服应力、弹性模量、力等）。

③定义数据曲线（EDCURVE）。定义这些参数后，在GUI中通过下列路径定义数据曲线。

●Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Curve Options。

●Main Menu＞Solution＞Loading Props＞Curve Options。

选择一个数据曲线ID号，产生TBDATA时将采用这个数据曲线ID号来将这些数据与特定的材料特性相联系。可以用EDCURVE，LIST显示数据曲线，用EDCURVE，PLOT绘制曲线，用EDCURVE，DELETE删除曲线。

2.约束和初始条件

在开始求解之前，需要给模型施加约束。另外，还可能给运动物体设定初始速度。

（1）约束。

与ANSYS（隐式）不同，ANSYS/LS-DYNA区分零约束与非零约束。非零约束如荷载那样处理（伴随着荷载曲线，参见前面的讨论）。仅零约束才能使用D命令；也就是说，给定的值必须总是零，其他值无效。D命令仅用于固定模型的某些部分。可以用零约束来实现对称/反对称边界条件。

用户可以用EDNROT命令在旋转节点坐标系中施加零荷载，但首先需用EDLCS命令定义局部坐标系。

当模拟几何体的小对称部分时，需定义滑移或循环对称。可以使用EDBOUND命令来定义滑移或循环对称的对称边界面。可以用节点组元确定边界或方向矢量来定义法向（滑移对称）或旋转轴（循环对称）。

在ANSYS/LS-DYNA中，可以用EDCNSTR命令模拟其他类型的约束。可用的约束类型有附加节点设置（ENS）、节点刚体（NRB）、薄壳到实体边界（STS），以及铆接（RIV-ET）。在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Constraints＞Apply＞Additional Nodal命令，可以施加这些约束。

●附加节点设置约束类型（EDCNSTR，ADD，ENS）允许在一个已经存在的刚体上增加节点（通过节点组元），这个刚体是用EDMP命令定义的。该节点组元不能和其他任何刚体连接在一起。在刚体上附加的节点可以放置在模型的任何地方，并且可放置在初始刚体外。ENS选项有许多应用，包括在两个刚体结合的地方设置节点、定义施加荷载的节点，以及在指定的位置定义集中质量。(www.daowen.com)

●不像用EDMP命令定义的典型刚体一样，用EDCNSTR，ADD，NRB命令定义的节点刚体不是和一个部件号相联系，而是与一个节点组元有关。当模拟刚性连接时（焊接），NRB选项是非常有用的。对于一个刚性连接，不同柔性组元（有不同的MAT IDs）的部分作用在一起形成一个刚体。所以说，很难用一个单一的MATID（和相应的部件号）来定义这种类型的刚体。但是，用一个节点刚体很容易定义刚性连接。因为节点刚体不是和一个部件号相联系，所以使用刚体（例如用EDLOAD命令施加的荷载）的其他选项不能用于节点刚体。

●薄壳到实体边界选项（EDCNSTR，ADD，STS）把实体单元区域和薄壳单元区域固连起来。如图12-5所示，可将一个单独壳节点固连到最多9个实体节点上，这些实体节点定义一个fiber矢量。定义“fi-ber”矢量的实体单元节点在整个分析中保持线性，但是在fiber方向上保持相对移动。薄壳节点必须和某个沿fiber方向的实体单元节点位置重合。

图12-5 约束薄壳到实体边界

●与用EDWELD命令定义的焊接点相似，RIVET（EDCNSTR，ADD，RIVET）选项在两个不同位置的节点间定义了一个无质量刚性约束。和焊接点不同的是，一个rivet不能定义破坏。当定义了一个rivet时，节点间的距离将在模拟中的任何运动中保持不变。由rivet连接的节点不能是模型中其他约束的一部分。

（2）焊接

在显式动态分析中，模拟被焊接在一起的组元是很普遍的，在部件通常是通过焊接装配在一起的汽车应用中更是极为常见。这种情况下，在ANSYS/LS-DYNA中使用EDWELD命令来模拟焊接约束。可以模拟两种不同类型的焊接：无质量焊接和一般焊接。用EDWELD命令连接的节点不能用其他方式约束。

对于一个无质量焊接，必须指定两个不同位置的节点。也可以用EDWELD命令输入失效参数在焊点内定义失效。失效依据下列关系：

在GUI中，通过菜单路径Main Menu＞Preprocessor＞LS-DYNA Options＞Spot Weld＞Massless Spotwld来定义一个无质量焊点。

一般焊接用于模拟两个部件的长焊接截面。对于一般焊接，必须指定一个有效的节点组元。可以使用重合节点；但是如果使用了重合节点，就必须定义输出数据所用的局部坐标系。一般焊接内的失效也可以用EDWELD命令的失效参数来定义，使用与上述相同的关系式。

在GUI中，通过菜单路径Main Menu＞Preprocessor＞LS-DYNA Options＞Spot Weld＞Genrlizd Spotwld来定义一般焊接。

（3）初始速度

在瞬动态模拟中，经常需要定义初始条件。在ANSYS/LS-DYNA中，可以用EDVEL和EDPVEL命令定义初始速度。可以使用这些命令对各种实体施加线速度和角速度。用EDVEL对节点组元或单个节点施加速度；用EDPVEL给部件或部件集合施加速度。

EDVEL和EDPVEL提供了两种定义角速度的方法：Option=VGEN和Option=VELO。VGEN方法围绕指定轴对一个实体（节点组元，部件等）施加刚体旋转；VELO法直接给每个节点的自由度施加角速度。因为只有壳和梁单元有旋转自由度，VELO法的角度输入只适用于SHELL163和BEAM161单元。对于VGEN和VELO方法，瞬态速度可以相对于全局笛卡尔坐标系来定义。

注意：为了模拟旋转体，不管是否用位移，都应该采用Option=VGEN，因为此方法施加了刚体旋转。

由于LS-DYNA的结构体系，定义初速度的两种方法Option=VGEN和Option=VELO不能在同一个分析中使用。

定义初速度的步骤如下：

①定义想要施加初速度的实体。它可以是单个节点、一个节点组元（CM）、一个部件（EDPART）或一个部件集合（EDASMP）。

②确定VGEN和VELO是否适合你的应用。

③在GUI中通过下列菜单路径之一定义初始速度（EDVEL、EDPVEL）：

●Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Nodes-w/Nodal Rotate（VELO选项）。

●Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Nodes-w/Axial Rotate（VGEN选项）。

●Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Parts-w/Nodal Rotate（VELO选项）。

●Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Parts-w/Axial Rotate（VGEN选项）。

对于VGEN和VELO选项，相对于全局坐标系输入平动速度（EDVEL或EDPVEL命令的VX、VY和VZ域）。对于VELO选项，在笛卡儿坐标系中输入节点角速度（OMEGAX，OMEGAY和OMEGAZ域）；对于VGEN选项，输入角速度的数量级（OMEGAX）、旋转坐标轴（XC，YC，和ZC域）以及相对于整体X、Y、Z轴的方向角。

如果没有用EDVEL或EDPVEL命令指定初始速度，则所有的初始速度为零。同样，如果仅指定EDVEL（例如，EDVEL，VGEN，Cname）命令的Cname域或EDPVEL（EDPVEL，VGEN，PID）的PID域，由于这两个命令的其他域默认值为零，所以此时施加的初始速度为零。

若想改变事先用EDVEL命令指定的初始速度，用相同的组元名称或节点号重新定义一个新的速度就可以了。这个新值将覆盖原来的组元或节点值。为了显示或删除事先加在节点或节点组元的初始速度，使用EDVEL，LIST和EDVEL，DELE命令（GUI菜单路径：Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Nodes-List；Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Nodes-Delete）。

类似的，若想改变事先用EDPVEL命令指定的初始速度，可以用相同的部件或部件集合ID来重新定义一个新速度。这个新值将覆盖原来的部件或部件集合的速度。为了显示或删除事先加在部件或部件集合上的初始速度，使用EDPVEL；LIST和EDPVEL；DELE命令（GUI菜单路径：Main Menu＞Solution＞Initial Velocity＞-On Parts-List；Main Menu＞Solu-tion＞Initial Velocity＞-On Parts-Delete）。

3.耦合与约束方程

CP系列命令（CP，CPDELE，CPINTF，CPLGEN，CPLIST，CPNGEN，CPSGEN）可用来在一个结构的不同自由度（DOFS）间进行定义、修改、删除、列表和产生耦合。同样，CE系列命令（CE，CEDELE，CEINTF，CELIST，CERIG）可在一个结构的不同DOF间定义、修改、删除、列出约束方程。在ANSYS/LS-DYNA的显式动态程序中，CP和CE命令仅用于UX，UY和UZDOFs（不允许旋转DOFs）。

既然旋转DOFs（UX，UY，UZ）不能使用，那么在显式分析中就不能用CP系列命令来模拟涉及旋转的刚体行为。如果使用了CP命令，将会导致非物理响应。

同时也要注意到，包含非重合节点，或包含不沿耦合自由度方向节点的耦合设置不会产生力矩约束。这就意味着如果结构旋转，耦合的节点也会旋转。只有作用力和反作用力在模型中满足力矩平衡。对于耦合约束的每个节点，力矩结果与节点到固定中心的距离有关，位移方向与结果力矩有关。在某些情况下这可能导致非物理响应。

4.非反射边界

当模拟地理力学系统时，常常用一个有限域来表示地面或其他大的实体。对于这种分析，可以在模型外部使用非反射边界限制模型的整体尺寸。可以在以SOLID164单元模拟的有限域的表面上应用这些边界。非反射边界将防止在边界产生的人工应力波反射重新进入模型，从而破坏结果。

当模型中包含非反射边界时，LS-DYNA会根据线性材料行为假设计算所有边界部分的阻抗匹配函数。因此，需进行有限元网格划分，以便使所有重要的非线性行为都包含在离散模型中。

要定义非反射边界，需选择沿SOLID164实体外表面（NSEL）组成所需边界的节点，然后定义一个节点组元（CM），用EDNB命令在这些节点组元上施加非反射边界，最后激活膨胀和剪切选项。可用EDNB，LIST和EDNB，DELE来显示或删除定义的非反射边界。

5.温度荷载

在显式动态分析中，为了应用与温度有关的材料，或包括热应力的影响，可能需要定义温度荷载。温度荷载主要应用在PLANE162、SHELL163和SOLID164单元中。ANSYS/LS-DYNA程序提供了几种温度载荷：

●应用于节点组元的随时间变化的温度（EDLOAD）。

●应用于模型中所有节点的常温度（TUNIF/BFUNIF）。

●在顺序显式动态分析中，施加非均匀温度载荷（不随时间变化）的ANSYS热分析结

果（LDREAD，要求顺序求解）。

第1种方法用EDLOAD，TEMP命令和一般的加载方法对给定的节点组元施加随时间变化的温度，但必须定义两个数组参数表示荷载——第1个包括时间值，第2个包括温度值。可以用这些参数定义曲线或用EDLOAD命令直接输入。也可以用EDLOAD的SCALE参数来对这些温度值进行缩放。

第2种方法允许给模型中所有节点施加均匀不变的温度。这种方法主要用于模拟稳态热荷载的结构。也可以用TUNIF命令或BFUNIF，TEMP命令施加这种温度载荷。

第3种方法允许把ANSYS热分析中计算的温度作为荷载施加到显式动态分析中。这种方法对模拟与温度有关的现象是很有用的，比如锻造。使用这种方法，必须执行隐显顺序求解。在显式阶段，可以用LDREAD命令从热分析（隐）结果文件（Jobname.RTH）中读入温度数据，然后加到模型的节点上。在热分析中只能从指定的时间点转移这些温度。

对于这3种温度加载方法，可以用TREF命令输入参考温度。热荷载定义为施加温度和参考温度的差值。如果不定义参考温度，其默认值为零。

为了使温度荷载有效，必须使用温度相关双线性各向同性材料模型。忽略屈服强度和切向模量，可以用这个模型代表热弹性材料。

注意：温度加载的EDLOAD方法不能和LDREAD或TUNIF/BFUNIF方法混合使用。另外，EDLOAD命令不能显示或删除LDREAD、TUNIF或BFUNIF施加的温度荷载。

在一个显式动态分析中可以同时使用LDREAD和TUNIF（或BFUNIF）。LDREAD命令把温度荷载施加到所选的节点上，覆盖了TUNIF或BFUNIF定义的任何温度荷载。LDREAD没有选择的节点将采用TUNIF或BFUNIF命令定义的温度荷载。可用BFDELE命令删除LDREAD定义的温度荷载，用BFLIST命令显示其定义的荷载。

6.动力松驰

为进行隐式-显式连续求解，已将动力松弛功能加入到ANSYS/LS-DYNA程序（EDDRELAX命令）。真实的动力松弛（EDDRELAX，DYNA）是通过增加阻尼使动能降为零，从而允许显式求解器进行静态分析。当隐式求解器用于提供预荷载时（EDDRELAX，ANSYS），可采用稍有不同的方法，基于预加载的几何构型（也就是由隐式求解得到的节点位移）进行应力初始化。在后一种情况中，显式求解器仅用101个时间步来施加预荷载；而在前一种情况，求解器每250个循环步（默认值）就检查动能直到预荷载动能耗散完毕。ANSYS/LS-DYNA支持两种方法，它在零时间瞬态分析部分开始前，在虚拟时间内进行。EDLOAD命令通过PHASE标记指定分析类型。

EDLOAD，ADD，Lab，，Cname，Par1，Par2，PHASE

PHASE分别介绍如下。

●0：荷载曲线仅用于瞬态分析（默认值），或隐式-显式连续求解。

●1：荷载曲线仅用于动力松弛。

●2：荷载曲线仅用于瞬态分析和动力松弛。

与ANSYS/LS-DYNA的动力松弛有关的分析类型主要有5种，下面分别介绍。

●仅瞬态动力分析（EDDRELAX，OFF）：在这种情况下，EDLOAD命令的PHASE参数设置为0。不采用动力松弛，这是默认设置。

●仅应力初始化而没有瞬态分析（EDDRELAX，DYNA）：在这种情况下，用ANSYS/LS-DYNA显式求解器近似求解静力分析，实际最好由隐式求解器（如ANSYS）来处理。在EDLOAD命令中，PHASE参数设置为1，终止时间（TIME命令）必须设置为0，以预防静荷载的卸载。采用实际的动力松弛。

●无荷载瞬态分析的应力初始化（EDDRELAX，DYNA）：这种情况与前一种情况相同，不同的是时间设置为所期望的值。在零时间时，结构立即卸载，自由振动。

●有加载瞬态分析的应力初始化（EDDRELAX，DYNA）：类似于前一种情况，不同的是用EDLOAD命令（借助于PHASE=2）在虚拟时间进行动力松弛以获得预加载并在真实时间进行瞬态分析。如果用倾斜荷载曲线代替恒定荷载曲线，则结构在零时间时卸载并重新加载。因此，如果显式求解器需要一个倾斜荷载曲线对静态求解精确收敛，那么最好使用两个EDLOAD命令。第1个（PHASE=1）用斜坡荷载曲线施加预载荷；而第2个（PHASE=0）不用坡斜荷载曲线继续加载。

注意：如果对同一个组元（或PARTID）和同一个荷载标记，多次执行EDLOAD命令，那么会用最后一个EDLOAD命令的值。对于给定的组元（PARTID）和荷载标记，不能使用多个PHASE参数值。为符合这一设置，必须为应力初始化和瞬态曲线复制节点组元（这一工作区仅适用于用组元定义荷载）。

●隐式-显式连续求解（EDDRELAX，ANSYS）：在这种情况下，使用ANSYS隐式求解器施加预荷载以求得位移结果，并将其作为预载荷施加到ANSYS/LS-DYNA显式求解器的给定几何构型上，通过应力初始化得到预加载的几何实体。EDLOAD命令中的PHASE必须设置为0。