3. LS-DYNA前后处理环境
LS-DYNA本身是求解器，真正让金属成形仿真“跑得起来、看得明白”的，是前后处理环境。LS-PrePost（简称LSPP）是LSTC官方提供的免费前后处理器，与LS-DYNA关键字体系同源，是学习显式动力学最稳妥的入口。本节围绕三件事展开：界面与操作逻辑、关键字文件的结构、以及模型导入导出时最容易出错的单位制统一问题。
一、LS-PrePost的界面与操作逻辑
打开LS-PrePost后，界面大致分为五个区域：顶部菜单栏（File、Model、Mesh、Keyword等）、左侧图形区、右侧面板区、底部命令行与状态栏、以及图形区内的视图控制。对金属成形仿真而言，最常用的入口集中在三处：File菜单负责关键字文件的读写；Model与Mesh菜单负责几何与网格的检查、编辑；Keyword菜单（或直接编辑关键字文件）负责材料、接触、边界、控制卡的设置。
视图操作遵循通用CAD习惯：鼠标左键旋转、中键平移、滚轮缩放，右键弹出上下文菜单。图形区右上角有一组视图按钮，可快速切换到前视、俯视、等轴测等标准视角。对于板料成形，建议固定使用“板料法向朝屏幕外”的视角来检查网格与接触面方向，避免因视角混乱导致接触面法向判断错误。
LS-PrePost有一个非常实用的特性：命令行。底部输入框支持直接输入命令，例如输入 xyz 可切换坐标系显示，输入 sel 可进入选择模式。对于重复性操作，命令行比逐级点菜单更快，也更容易在脚本中复用。
File → Open → Keyword 打开一个已有的 .k 文件，观察其结构，再决定是“改关键字”还是“在LSPP里重建”。金属成形模型通常包含大量接触与材料参数，直接改关键字往往比重新建模更可靠。二、关键字文件的结构
LS-DYNA的关键字文件（通常以 .k 或 .key 为扩展名）是纯文本文件，由一系列“关键字块”组成。每个块以 * 开头，例如 *NODE、*ELEMENT_SHELL、*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY、*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE、*CONTROL_TERMINATION。块与块之间没有强制顺序，但LS-DYNA按“先定义、后引用”的逻辑解析，因此节点、单元、部件（PART）通常要出现在引用它们的接触、载荷之前。
一个典型的金属成形关键字文件骨架如下：
*KEYWORD
*TITLE
Sheet metal forming - example
*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM
0.05
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
$ DT
0.001
*PART
$ PID SECID MID EOSID HGID GRAV ADPOPT
1 1 1
*SECTION_SHELL
$ SECID ELFORM SHRF NIP
1 2 1.0 5
*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY
$ MID RO E PR SIGY ETAN
1 7.85E-9 210000 0.3 250 1000
*NODE
$ NID X Y Z
1 0.0 0.0 0.0
*ELEMENT_SHELL
$ EID PID N1 N2 N3 N4
1 1 1 2 3 4
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
$ SSID MSID SSTYP MSTYP SBOXID MBOXID
1 2 2 2
*END注意两点：第一，$ 开头的是注释行，LS-DYNA会忽略；第二，每个关键字块下的数据行按固定字段宽度排列，字段之间用空格或逗号分隔均可，但字段顺序不能错。例如 *MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY 的第一行依次是密度、弹性模量、泊松比、屈服应力、切线模量，顺序颠倒会导致材料行为完全错误。
在LS-PrePost中，可以通过 Keyword → Edit 直接以文本方式编辑关键字，也可以用图形界面逐项填写。对于初学者，建议先用图形界面建立基本模型，再导出关键字文件，用文本编辑器检查字段是否完整、单位是否一致。
三、模型导入导出与单位制统一
金属成形仿真最常见的错误不是网格质量，而是单位制不统一。LS-DYNA本身没有内置单位制，它只认数值。因此，必须保证长度、质量、时间、力、应力、密度等所有输入量属于同一套单位制。常用的两套单位制如下：
| 物理量 | mm-ton-s 制 | m-kg-s 制 |
|---|---|---|
| 长度 | mm | m |
| 质量 | ton（吨） | kg |
| 时间 | s | s |
| 力 | N | N |
| 应力 | MPa | Pa |
| 密度 | ton/mm³（如钢 7.85e-9） | kg/m³（如钢 7850） |
| 弹性模量 | MPa（如钢 210000） | Pa（如钢 2.1e11） |
两套单位制不能混用。例如，若长度用mm、密度却填了7850 kg/m³，则质量量级会差10^12倍，求解器要么报错，要么给出完全荒谬的结果。导入模型时，必须确认CAD或网格文件自带的单位，并在LSPP中统一转换。LSPP提供 Model → Scale 功能，可按比例缩放节点坐标；但缩放只改几何，材料参数中的密度、模量等仍需手动换算。
导出关键字文件时，建议使用 File → Export → Keyword，并勾选“Write all”以确保所有PART、SECTION、MAT、CONTACT都被写出。导出后，用文本编辑器搜索 *MAT 和 *SECTION，核对每个PART是否都有对应的截面和材料。若某个PART缺少材料，LS-DYNA会在初始化阶段报“material not defined”错误。
最后强调一个实操习惯：每次导入模型后，先在LSPP中测量一个已知尺寸的部件（例如板料厚度），确认其数值与设计值一致；再打开关键字文件，检查 *MAT 中的密度和模量是否与所选单位制匹配。这两步做完，再提交计算，可以避免绝大多数“结果明显不对”的低级错误。