简介：这份PPT课件面向已具备ANSYS基础、希望系统掌握LS-DYNA显式动力学分析流程的学习者，聚焦碰撞、爆炸等动态事件模拟中的加载与边界条件处理。课件围绕载荷的时间相关性展开，说明TIMEFORCE与EDLOAD的用法、D命令仅用于约束的原因，并讨论阻尼类型、耦合与约束方程在大变形中的适用限制，以及EDVEL初始速度、刚体定义对减少自由度和节省计算资源的作用；同时涉及EDDRELAX动力松弛与隐式—显式顺序求解等预应力处理思路，并对压力加载对象与刚体载荷对象的差异作出提示。资源包共1个PPT文件，大小约3.07MB，以培训手册式页面组织章节目标、主题目录和例题线索，便于按“加载—边界—刚体—约束”脉络查阅。已有299人学习，适合用作课堂复习、专题串讲或显式动力学分析的查漏补缺。

1. 知识地图：第二天真正在解决什么

LS-DYNA 显式动力分析的第一天通常给了单元、材料和网格，第二天才开始碰真正决定模型「像不像」的部分：载荷怎么随时间走、约束加在哪、刚体怎么划分、初速度和阻尼怎么给。这些设定本身不复杂，但它们共享一个反直觉的前提——显式分析里没有「载荷步」这个东西，一切载荷都是真实时间轴上的函数。

把这一天的内容展开，其实是一张三层地图：底层是时间轴，时间数组和载荷数组逐点配对，或者用预先定义的载荷曲线复用；中间层是作用对象，节点组元、单元组元和 Part 各自只能接受特定标签的载荷；上层是几类特殊设定——刚体、初始速度、阻尼、热载荷和动力松弛，它们的作用往往是在改边界、减少自由度、让启动更平稳，而不只是「加力」。这套东西最适合已经把静力分析跑顺、第一次切到显式动力的人。

2. 载荷的时间轴：EDLOAD 三步法与数组配对

2.1 隐式与显式的载荷观差在哪

隐式静力分析里，载荷是和「载荷步」绑定的：一个载荷步里给阶跃或斜坡，求解器在内部做增量迭代，时间只是用来控制增量的伪时间参数，和物理过程没有严格对应。显式动力分析完全换了一套逻辑，时间是真时间，步长由稳定条件决定，载荷必须在这条真实时间轴上逐点描述，所以所有显式动力分析的载荷都必须是时间的函数，ANSYS 中时间载荷步的概念在这里不再适用。

这个差别直接导致一批命令失效。F、SF 这类在静力分析里天天用的加载命令，在显式里不再适用，因为它们描述的是「某一载荷步内的载荷水平」。D 命令仍然存在，但角色变了：它不能用来加载，因为它不与时间相关，只能用来施加永久性的零位移约束。很多人第一次切过来，习惯性写一个 D 给非零位移当加载用，结果要么被忽略，要么得到完全看不懂的响应。

教程里把这件事写成 TIMEFORCE，本质就是两条曲线：一条时间，一条载荷。理解到这一层，后面所有命令都只是这两条曲线的不同包装。

2.2 EDLOAD 三步法：先建对象，再建数组，最后加载

在 ANSYS/LS-DYNA 中，所有瞬态加载都走 EDLOAD，标准动作拆成三步：创建组元或 Part、定义数组参数、执行 EDLOAD 加载。这三步的顺序不能颠倒，因为 EDLOAD 的参数里要引用前两步生成的对象名和数组名。

第一步是创建组元或 Part，关键是先分清载荷加在什么对象上。许多载荷加在节点组元上，压力加在单元组元上，刚体载荷则加在 Part 上。节点组元用 CM 命令基于当前选择的节点创建，菜单路径是 Select > Entities > Nodes 选好节点，再走 Select > Comp/Assembly > Create Component。这里有一条使用经验：组元名一定要写到能看懂用途，比如 IMPACT_NODES、BOLT_FACE，别用 C1、C2 这种默认名，模型一复杂就会把载荷加到错误的结构上。

第二步是定义数组参数。所有载荷都按特定时间间隔施加，成组地定义时间数组和对应的载荷数组，用 *DIM 声明、用 *SET 赋值。两个数组的长度必须一致，每一个时间值与一个载荷值对应，数组长度决定了载荷曲线的折点数量。想清楚曲线有几个拐点再开数组，比事后补点省事。

第三步才是 EDLOAD，菜单路径是 Solution > Loading Options > Specify Loads，进去先选 Add Loads，同一入口下还有 List Loads 和 Delete Loads，用于核对和删除。

! 第一步：把受力面上的节点选出来，建成用途明确的节点组元 ESEL,S,MAT,,2 ! 先按材料号选出冲击块单元 NSLE,S ! 扩展到这些单元上的节点 CM,IMPACT_NODES,NODE ! 组元名直接写明用途，避免加错对象 ! 第二步：时间数组与载荷数组，下标一一对应 *DIM,TVAL,ARRAY,4,1,1 *DIM,FVAL,ARRAY,4,1,1 *SET,TVAL(1,1), 0.0, 1.0E-3, 4.0E-3, 1.2E-2 *SET,FVAL(1,1), 0.0, 800.0, 800.0, 0.0 ! 第三步：施加随时间变化的集中力 EDLOAD,ADD,FX,1,IMPACT_NODES,TVAL,FVAL

这段代码的逻辑很直白：ESEL 和 NSLE 负责把几何选出来，CM 把它固化成一个名字稳定的组元；*DIM 声明 4 行 1 列 1 个面的数组，*SET 按顺序赋 4 个时间点和 4 个载荷值，第 2、3 点之间是平台段，第 4 点回零形成卸载；EDLOAD 的 ADD 表示新增载荷，FX 是载荷标签，紧跟的 1 表示总体坐标系，最后两个参数是时间数组和载荷数组。如果载荷是压力，标签换成 PRESS，对象换成单元组元，并且要额外指定单元面号，面号填错是压力加反方向的常见原因。

载荷标签按对象分三类，记住这张表能省掉大量试错：

一个细节值得单独记：刚体标签里没有加速度类。因为对刚体而言 F=ma 成立，想要平动加速度，直接施加等效的力就行，不需要单独给加速度标签。

2.3 载荷曲线、缩放系数与端点处理

当同一条载荷曲线要加到多个组元上时，重复定义数组很浪费，这时用 EDCURVE 预先定义载荷曲线，EDLOAD 里填曲线号即可。预定义曲线有一个载荷缩放系数，注意它只缩放载荷、没有时间缩放系数，想改时间轴只能重做曲线。这个限制在调整脉冲宽度时容易吃亏。

端点处理是最容易埋雷的地方。载荷只定义到某个时间终点，一旦求解时间超过它，载荷会迅速置为零，相当于给结构一个突然卸载，尾部会冒出一段本不该有的振荡响应。规范做法是让载荷的终止时间适当延长、超过分析结束的时间，在随后要做重启动的分析里尤其要注意这一点。另一个等价手段是给载荷指定开始时间和终结时间，在瞬态分析中这比用赋零值的方式截断更干净。

分析阶段的选择也挂在这一步。默认是瞬态阶段 Transient only，如果载荷用于动力松弛分析（模拟隐式静态求解）就选 Dynamic relax，两者都包含则选 Trans and Dynam。第三项看着省事，实际上有坑：松弛阶段结束后时间被重置为 0，之前预加的载荷会被移走，再重新渐变加载进入瞬态段，这一下重新渐变可能激起不必要的振动。更稳的做法是用两条曲线，一条负责从零渐变到稳定松弛阶段，另一条从上一条的终点值接续，专供瞬态段使用。

提示：EDFPLOT,ON 能显示载荷符号，但符号只标识载荷加在哪个组元或 Part 上，不表示方向也不表示数值，方向对不对必须回到 EDPL 画出的载荷曲线上去看。

3. 约束与刚体：D 命令的位置、CP/CE 的边界和 RB 载荷

3.1 D 命令只负责边界，不负责加载

在显式里，D 的作用范围被压缩得很窄：它只能施加永久性的零位移约束。这个限制不是缺陷，而是因为显式求解按真实时间推进，一个「不与时间相关」的位移值没法表达加载过程。理解这一点之后，约束的使用思路也会变：约束是用来切断刚体位移、表达对称性和连接关系的，不是用来「推」模型的。

约束给多了会出问题。显式求解中约束是刚性执行的，被约束节点完全不动，应力波传到这里会发生反射，在约束附近产生虚假的高频响应。如果关心区域离约束很近，这部分结果基本不可信。常见的处理是：对称面只约束法向、实体单元不必约束转动自由度（它本来就没有）、壳单元的转动自由度才需要单独考虑，约束位置尽量远离关心区域。

! 对称面法向约束：D 只干这一件事 NSEL,S,LOC,X,0 CM,SYM_X,NODE D,ALL,UX,0 ! 把冲头材料定义为刚体，后续刚体载荷加在对应 Part 上 EDMP,RIGID,3,6,7

前一段先按坐标选出对称面上的节点，建成组元后统一施加 UX 约束；后一段用 EDMP 的 RIGID 选项把材料号 3 定义成刚体，后面两个参数分别控制平动和转动的约束组合，取值需要按实际工况查表，全约束和部分约束得到的结果完全不同。刚体定义之后，这个部件就不再参与变形计算。

3.2 CP 与 CE：能用，但要看清适用面

耦合（CP）和约束方程（CE）在显式里仍然可用，但适用面比静力分析窄得多：它们仅对位移的平动 U 和转动 ROT 有效。更要紧的是大变形场景，耦合和约束方程建立的是节点之间的线性关系，模型变形之后几何位置发生变化，这层关系未必还成立，结果可能悄悄失真而不报错。

在大变形中使用 CP 和 CE 要分外小心，替代方案是走 EDCNSTR 一类专门为大变形设计的约束方式，它按显式求解的特点处理连接关系，更适合冲击、碰撞这类几何变化剧烈的工况。判断标准可以简化成一句：如果连接部位在整个过程中相对位置基本不变，CP/CE 够用；如果连接部位本身要跟着结构大幅转动或拉伸，就别用它们。

3.3 刚体：减少自由度，也改变了载荷的加法

刚体在显式分析里的价值有两个：一是减少模型的自由度数，二是让不变形的部件（冲头、夹具、配重）不参与变形计算，从而节省 CPU 时间。这两个收益在整车、跌落、冲压这类模型里非常可观。

但刚体一开，载荷的加法就变了。刚体载荷必须加在 Part 上，标签统一带 RB 前缀，是 RBFX 这样的形式，而不是节点组元上的 FX。这一点在混用模型里特别容易错：同一个模型里既有变形体又有刚体，加载时忘了切对象，载荷加到了刚体的节点组元上，求解器不会报错，结果就是刚体纹丝不动。

刚体还有一项容易被忽略的前提：它需要有正确的质量或密度。刚体不参与变形计算，但惯性必须算对，质量缺失或量级错误会直接反映在加速度和接触力上。梳理下来会发现，刚体相关的翻车案例里，一半是标签加错，另一半是质量没给对。

3.4 初始速度：VGEN、VELO 和 EDPVEL 三条路

初始速度在显式分析里的作用常被低估。它不仅描述物体的初始运动状态，更重要的是有利于稳定加载：给模型一个合理的初速度，可以避免用渐增载荷慢慢「推」起来，从而减少 CPU 时间。凡是能用初速度描述的工况，都不该用长时间渐变的力去等效。

ANSYS/LS-DYNA 提供 EDVEL 命令对节点或节点组元施加平动或转动的初始速度，也有 EDPVEL 命令对 Parts 或 Part 集合施加，后者实际上是对属于某个 Part 的节点建立一个集合，用法和 EDVEL 类似。EDVEL 内部又分两种模式：

VGEN 定义相对总体坐标系的平动，以及对任一轴的转动，可以对转动的组元施加速度；VELO 直接给节点或节点组元相对总体坐标系的初始平动或转动速度，它把旋转自由度直接施加到节点上，所以只对 BEAM161 和 SHELL163 单元适用。

! 给整块板一个沿 -Z 的初速度，模拟初始下落 CMSEL,S,PLATE_NODES CM,PLATE_C,NODE EDVEL,VELO,PLATE_C,0,0,-5.0 ! 绕轴旋转的工况改用 VGEN，并给出转轴与角度 CMSEL,S,ROTOR_NODES CM,ROTOR_C,NODE EDVEL,VGEN,ROTOR_C,0,0,0,0,0,60.0

第一段用 VELO 给平动初速度，三个速度分量按 X、Y、Z 顺序填写；第二段用 VGEN 表达绕轴转动，前面三个仍是平动分量，后面接角速度和转轴相关的参数，具体槽位顺序以所用版本的命令手册为准，转轴坐标和角度这几个参数一旦填错，旋转方向会完全反过来。两段都先建组元再施加速度，组元名和前面加载用的命名规则保持一致，后面排查起来会轻松很多。

4. 阻尼、动力松弛与热载荷：静-动衔接的三件套

4.1 阻尼：压住响应，而不是压住结果

阻尼的作用是减小与载荷对应的动力响应，显式求解器提供多种阻尼类型以适应不同分析需求。它最常见的用途是压掉那些由离散化、接触切换和载荷突变引起的高频振荡，让响应曲线看起来干净，但阻尼从来不是「调大就稳」。

阻尼过大的直接后果是把真实响应一起吃掉：峰值位移偏低、峰值加速度偏低、能量曲线过早衰减，而这些偏差不会以报错的形式出现，只会安静地体现在结果里。反过来阻尼给得太小，虚假振荡会盖住真实信号，尤其是在载荷突变和接触初始化的阶段。

实践中的判据不是「曲线好看」，而是几条可以量化的检查：能量曲线里沙漏能和内能的比例是否在可接受范围，关键测点的位移和反力是否随阻尼变化而单调收敛，同一工况换两个阻尼水平后结果差异是否在工程允许范围内。梳理下来会发现，阻尼是所有设定里最接近「经验参数」的一项，必须配合对比算例才能定下来。

4.2 动力松弛：先静后动的两条路线

ANSYS/LS-DYNA 通常用来求解瞬态动力分析问题，默认设置 EDDRELAX,OFF 就是纯瞬态。它也可以求解静力问题，但这类问题最好用隐式方法，显式求解器做静力的价值主要在「预应力」这个环节。

EDDRELAX,DYNA 是真动力松弛分析：显式求解器通过不断增加阻尼，直到动能降为零，从而完成一次静力分析。一旦用这种方式确定了系统的初始应力状态（比如预应力），就可以接着做全瞬态动力分析。这条路线的好处是不需要外部隐式求解，整套流程在显式求解器内部闭环。

EDDRELAX,ANSYS 则是预加载几何结构的应力初始化，它需要通过前面的隐式静态分析预先获得预载变形，属于隐式－显式顺序求解。这条路线适合已经有成熟隐式模型、想把变形后的构型带到显式里继续算的场景。

两种松弛模式都要建立同一个时间概念：松弛阶段结束后时间被重置为 0，才开始瞬态分析，之前预加的载荷会被移走。所以在松弛和应力初始化分析中，时间和载荷的概念依然存在，只是随后的瞬态分析把时间清零，可以把它理解为一个假定的初始时间。第 2 章提到的「两条曲线」策略，正是为了应对这次时间重置。

4.3 热载荷：静态预载和瞬态升温是两套写法

热载荷在 ANSYS/LS-DYNA 里分两种类型，写法完全不同，混用会直接失效。静态热载荷（Preload）用 TUNIF/BFUNIF 和 LDREAD 命令施加，通常用于隐式－显式顺序求解；瞬态热载荷用 EDLOAD 的 TEMP 标签施加到节点组元上。

静态热载荷有两个注意点。温度如果突然施加，会引起过度的振动，所以预载温度通常要配合前面说的加载渐变。TUNIF/BFUNIF 把定常温度施加到模型的所有节点上，是最粗略的一种；LDREAD 用来施加来自热分析的非均匀温度场，它假设温度不随时间变化，只读单个 .RTH 结果，并且会覆盖用 TUNIF/BFUNIF 加的温度。也就是说这两个命令不是叠加关系，是后者覆盖前者。

! 静态预载：先给均匀温度，再用热分析结果覆盖 TUNIF,20.0 ! 全场均匀初温，最粗糙的一档 LDREAD,TEMP,,,,,'case1','rth' ! 读入非均匀温度场，覆盖上面的值 ! 瞬态热载：只能通过 EDLOAD 加到节点组元上 *DIM,TT,ARRAY,3,1,1 *DIM,TEMP_V,ARRAY,3,1,1 *SET,TT(1,1), 0.0, 0.5, 1.0 *SET,TEMP_V(1,1), 20.0, 400.0, 400.0 EDLOAD,ADD,TEMP,1,HEAT_NODES,TT,TEMP_V

前半段演示的是静态路径，TUNIF 先铺一层均匀温度，LDREAD 再把热分析算出的非均匀场读进来，后者覆盖前者；后半段的数组和前面力学载荷的写法完全一致，只是标签换成 TEMP，且只能加在节点组元上。这三行时间点构成一条升温曲线，从 20 度升到 400 度后保持。

瞬态热载荷有几条硬约束：EDLOAD 的 TEMP 不能和 LDREAD 或 TUNIF/BFUNIF 一起使用，同一模型中不能同时施加瞬态和静态热载荷。但静态和瞬态的结构载荷可以和热载荷一起施加，力学场和温度场不必二选一。

材料侧同样有前提。施加热载需要定义与温度相关的材料，目前支持双线性各向同性材料（TB,BISO），最多定义六种不同温度的材料数据，且不能超出指定的材料温度范围。如果想模拟热弹性材料，把屈服应力值设得足够大即可。还有个容易忽略的换算：实际温度载荷等于用户施加的温度减去 TREF，TREF 默认值为 0，参考温度不是 0 时结果会整体偏移。单元支持方面，PLANE162、SHELL163 和 SOLID164 支持热载荷，其中 PLANE162 不支持 drelax 文件，只有瞬态热载荷或冲击热载荷适用于它。另外，把 ALPX 设为 0、只定义与温度相关的力学性能（EX、PRXY 等），可以让瞬态热－显式分析更稳定。

5. 易漏点：五处最容易翻车的设定细节

5.1 对象层级上的漏：载荷加到了错误的层

易漏点：载荷标签和对象类型没对齐——力加到单元组元上、压力想加到节点上、刚体载荷加到刚体的节点组元上。

为什么漏：因为 EDLOAD 的菜单会把所有标签列在一起，选完标签才填对象名，操作顺下来很容易跳过「这个标签该配哪种对象」这一步。而且加错之后求解器往往不报错，只是那部分载荷静默失效。

怎么补：加载前先写下三行对应关系——力、位移、速度、加速度、温度走节点组元，压力走单元组元且要带面号，刚体载荷走 Part 且标签带 RB 前缀。加完之后立刻用 List Loads 列一遍，核对每个载荷的类型和对象，这一步花两分钟，能省掉半天的排查。

5.2 时间轴上的漏：载荷终点踩在求解终点上

易漏点：载荷数组的最后一个时间点正好等于求解终止时间，甚至早于它。

为什么漏：定义数组时很自然地「按分析时长来」，把最后一点设成求解结束时刻，看起来整齐，实际上制造了一个突然卸载：载荷到点迅速置零，尾部激起一段本不存在的振荡，还会被误判为接触或材料问题。

怎么补：把载荷终止时间适当延长、超过分析结束时间，让求解在载荷还没归零时结束，特别是在随后要重启动的分析里必须这么做。另一种做法是用开始时间和终结时间参数截断，而不是靠赋零值。检查手段很直接：EDPL 把载荷曲线画出来，看曲线的起止点和求解时间窗口对不对得上。

5.3 重启动上的漏：初始速度和重启动模式不兼容

易漏点：模型里用了 VGEN 或 VELO 施加初始速度，后面又要做重启动分析。

为什么漏：初始速度是一次性施加的，和重启动的数据继承机制交叉时容易被忽略，而这类不兼容往往在重启动那一刻才暴露，前面算的几十个小时已经花掉了。

怎么补：先确认重启动类型。VGEN 不能用在简单重启动和完全重启动分析中，VELO 不能用在完全重启动分析中，而 EDPVEL 的限制随对应模式走。如果方案里已经排了重启动，初始速度的施加方式要提前定，必要时把初速度改用等效的初始应力或短时脉冲来替代。

5.4 物理场上的漏：静态和瞬态热载荷被混着用

易漏点：同一个模型里既用了 TUNIF/LDREAD，又用 EDLOAD 加了 TEMP。

为什么漏：两套写法在命令层面互不干扰，先后写过也不会当场报错，结果温度场被互相覆盖，算出来的热应力看着有模有样，其实是错的。

怎么补：先判定这是一次静态预热载还是瞬态升温过程，然后只走一条路。静态路线选 TUNIF/BFUNIF 或 LDREAD，且记住 LDREAD 会覆盖前者；瞬态路线只用 EDLOAD 的 TEMP，不要同时出现 LDREAD 或 TUNIF/BFUNIF。此外一并检查材料：是否用了 TB,BISO、温度数据点是否超过六个、温度是否落在材料允许范围内、TREF 是否为 0。

5.5 约束上的漏：CP/CE 在大变形下悄悄失效

易漏点：拿耦合和约束方程去表达大变形下的连接关系。

为什么漏：CP 和 CE 只对平动 U 和转动 ROT 有效，而且建立的是节点间的线性关系。模型小变形时它们看起来工作正常，一旦连接部位大幅转动或拉伸，这种线性关系就和真实几何对不上了，但求解器不会因此停下来。

怎么补：先判断连接部位在整个过程中是否发生显著相对运动。相对位置基本不变的，CP/CE 可用；有明显大转动、大拉伸的，换成 EDCNSTR 一类为大变形设计的约束方式。检查方式是在后处理里专门看连接处的相对位移和约束反力，如果反力曲线出现不合物理的尖峰或阶跃，多半就是这里出了问题。

6. 复习清单：把六类设定过一遍筛子

这套内容的复习不适合重读命令手册，更适合按「设定项 → 检查动作 → 翻车信号」的顺序快速扫一遍。下面这张表是我自己复盘时用的版本，每一项都对应一个能立刻动手做的动作。

实际操作时，我习惯按「先静态、后动态」的顺序走：先把所有不随时间变化的设定确认完——约束、刚体、材料温度属性、TREF；再处理时间轴上的东西——载荷数组、载荷曲线、初始速度、分析阶段；最后才去调阻尼和松弛参数。顺序反过来做，每改一个参数都要重新核对前面所有设定，效率会低很多。

一个具体的技巧值得单独拎出来：把每个载荷曲线都单独画一遍再提交计算。EDPL 这个动作几乎不花时间，但它能同时暴露三类问题——对象加错（曲线画不出来）、数组长度不匹配（曲线形状不对）、端点没延长（曲线在求解结束前归零）。我自己的翻车经历里，有一次就是因为压力曲线的最后一个时间点设成了求解终止时间，尾部那段振荡被当成接触失稳查了两天，最后发现只是载荷提前归零。

从那以后我每次提交前都强制走一遍上面的表，尤其是时间端点和对象层级这两项，宁可多花五分钟列一遍载荷，也不愿意在结果里猜两天。希望帮到你。

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