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ANSYS LS-DYNA

  • ANSYS LS-DYNA是一个显式通用非线性动力分析有限元程序,可以求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性问题。

    软件功能齐全,可求解涉及到几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(200多种材料动态模型)和接触非线性(50多种)的瞬态

    动力学问题。ANSYS LS-DYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平台下新的使用环境,包括前处理模块、求解模块、后处理模块

    该软件具有很广泛的分析功能

    可模拟许多二、三维结构的物理特性:

    ● 非线性动力分析

    ● 非线性热分析

    ● 材料失效分析

    ● 裂纹扩展分析

    ● 结构接触分析

    ● 准静态分析

    ● 欧拉场分析

    ● ALE 分析

    ● FSI 分析



    ANSYS LS-DYNA 

    ANSYS LS-DYNA特点

    目前,瞬态问题(如碰撞、涡轮叶片包容等)和大变形问题(冲

    压与成形等)给数值仿真分析人员带来很大的挑战。ANSYS

    LS-DYNA 模块使工程分析人员能够理解和分析产品在制造、

    运输和使用过程中可能发生的严重负载情况下的复杂物理过

    程。ANSYS LS-DYNA 在众多的行业中有着大量的应用,如:

    汽车、金属成形、冲压和锻造等。该模块典型的优势特点如下:

    高效丰富的求解器

    显式算法仿真分析需要大量的计算时间,ANSYS LS-DYNA

    的显式算法拥有最优的性能。除了单核良好的性能外,该模

    块随着核数的增加,其并行效率具有几乎线性化的性能。

    ANSYS LS-DYNA 具有Lagrange、ALE、Euler、SPH、

    EFG 等求解器。

    ALE 和Euler 列式

    ANSYS LS-DYNA 程序主要采用Lagrange 有限元列式,其

    单元网格附着在材料上,随着材料的流动而产生单元网格的

    变形。但是在结构变形过于巨大时,有可能使有限元网格造成严重畸变,引起数值计算的困难,甚至程序终止运算。ALE 列式和Euler 列式可以克

    服单元严重畸变引起的数值计算困难,并实现流体- 固体耦合的动态分析。Euler 网格与Lagrangian 有限元网格可方便地耦合,以处理流体与结构

    在各种复杂载荷条件下的相互作用的问题。

    无网格算法

    ANSYS LS-DYNA 有2 种无网格算法:SPH算法和EFG算法。

    SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)光顺粒子算法,

    是一种无网格Lagrange 算法,最早用于模拟天体物理问题,

    后来发现解决其它物理问题它也是非常有用的工具,如精确

    分析计算连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。

    EFG 方法(Element Free Galerkin),也称为meshfree,处

    理以下低速大变形问题具有优势:

    ● 材料极度扭曲,比如:碰撞、超速碰撞

    ● 移动边界,自由表面,比如:流固耦合

    ● 自适应处理过程,比如:锻压、挤压

    ● 移动不连续,比如:裂纹扩展

    从求解算法上,ANSYS LS-DYNA 是以显式算法为主,隐式

    为辅的通用非线性动力分析有限元程序。可以进行显式- 隐式,

    以及隐式- 显式结合的计算方式。

    统一的使用环境(Workbench)

    在经典的ANSYS 使用环境中,可以采用传统的ANSYS 参数

    化设计语言(APDL)来进行复杂的显式动力学问题的求解。

    随着技术的发展,强大而全面的ANSYS Workbench 环境具有双向的CAD 接口功能、几何清理工具、自动网格划分功能。网格划分工具的扩展及大

    地提高了ANSYS LS-DYNA 分析中涉及的初始条件和边界条件的定义效率。通过ANSYS Workbench 环境中提交LS-DYNA 计算关键字文件(.k)

    直接计算,计算结果通过Workbench 进行后处理。

    友好的用户界面

    ANSYS LS-DYNA 采用ANSYS Workbench 全新的仿真管理

    环境。该环境集工具箱、项目导航、工具栏、菜单栏于一体。

    在该环境中,可以方便地进行前后处理和求解:包括模型的建

    立、材料数据的选取与定义、网格的划分、约束和载荷的施加、

    接触的定义、求解计算、动画的制作、曲线和图的生成等。

    ANSYS Workbench使用环境

    ANSYS LS-DYNA使用环境

    4 ANSYS LS-DYNA

    方便的材料定义

    材料模型用来模拟结构材料的动态载荷下的响应。

    ANSYS LS-DYNA 有丰富的材料模型计算能力,涵盖几

    乎所有类型的显式动态模拟所需的材料响应类型。这些模

    型包括正交各向异性材料、热弹塑性材料、弹塑性断裂材

    料、应变率相关材料、正交异性压碎材料、复合损伤材料、

    温度和率相关材料等。

    ANSYS Workbench 提供提供LS-DYNA 常用的材料模型的定义,包括 弹性、弹塑性、应变硬化、应变率硬化等多种类型,以及相应的状态方程

    EOS定义。

    易用的后处理

    ANSYS LS-DYNA 在Workbench 环境直接进行计算结果

    的后处理,包括制作动画、显示曲线等。

    材料定义界面

    ANSYS LS-DYNA后处理材料参数定义

    强大的网格划分

    ANSYS LS-DYNA 提供高可靠性、自动化的网格工具,

    具有强大的体、壳、粱单元的网格划分功能,可以进行二

    维模型的四边形、三角形单元的网格划分,三维模型的四

    面体、五面体、六面体单元的网格划分;还可以进行许多

    高级网格控制,如体、面或边尺寸控制以及局部密(粗)

    化等等。可以完全满足各种不同结构、不同分析工况对网

    格的要求。

    面网格与体网格

    四面体与六面体网格

    ANSYS LS-DYNA 5

    接触算法

    在显式动力学仿真中,结构之间的相互作用采用接触算法。接触算法必须考虑许多复杂的相互作用的可能性。针对模拟仿真问题的类型,特殊的接

    触算法可以被用来实现稳定的、精确的及有效的结果。自动接触方式是最容易使用的接触方法、并且可以处理绝大多数的问题,对于某些问题采用

    特殊用途接触可以是有效和强大的。ANSYS LS-DYNA 提供一系列广泛的接触算法,如自动接触、单面接触、点焊接触、面对面带侵蚀接触、边边

    触、拉延筋接触等等。

    实用价值

    ● 方便的模型导入功能、与CAD 系统的双向参数互导,可以   

    将不同CAD 系统的模型无缝地导入

    ● 极其方便的网格划分功能、灵活的网格划分方式,方便对复

    杂模型的网格自动划分。从而提高模型计算的精度,以及划

    分网格的效率

    ● 丰富的结构作用处理方式,接触、焊接、连接、侵蚀接触等

    作用方式,真实地处理实际结构的相互作用环境

    ● 稳定和强大的结构求解技术,直观、真实地模拟实际的各类

    材料结构的工程问题

    ● 交互式的计算方式,方便实时对计算进行监测,可以及时调

    整计算工况

    ● 强大的后处理功能,方便地输出各种变量的图、曲线,以及各种变量的动画

    ● 缩短新产品的研制和开发周期,降低新产品研制和开发费用

    其他辅助模块

    ANSYS DesignModeler

    该模块是基于数值仿真的建模工具,提供独特的、面向CAE

    的几何建模和编辑功能。可用于创建草图、详细的几何造型,

    以及概念模型等。

    ANSYS LS-DYNA HPC

    该模块提供ANSYS LS-DYNA 高效的并行计算能力,提供

    SMP 和MPP 的并行计算方式。采用该模块对于大模型的计

    算可以加速问题的求解,提高计算的效率。

    接触类型

    6 ANSYS LS-DYNA

    典型应用

    ● 航空航天安全性分析

    - 飞机、发动机的鸟撞、叶片包容性、异物损伤

    - 飞行器结构的防撞特性,在冲击与动态载荷下的安全性

    ● 金属成形分析和模具设计

    - 薄板冲压工艺和过程完整仿真

    - 体积成形工艺和过程仿真(包括锻造、轧制、挤压、拉拔、

    爆炸成形等)

    - 特种成形、机械加工、铸造、注塑等工艺和过程仿真

    ● 电子产品抗冲击设计、跌落分析(跌落试验)和包装设计

    飞机迫降过程模拟鸟撞模拟过程模拟

    体积成形(自适应EFG) 冲压、浇铸、锻造等各种成形过程模拟

    电器、电子产品跌落分析笔记本、手机跌落分析

    ANSYS LS-DYNA 7

    ● 土木工程抗震特性、路桥防护设计设计等

    ● 国防安全设计

    ● 船舶、列车等交通工具的耐碰撞安全分析

    桥梁安全分析

    聚能装药战斗部设计

    射流成形及侵彻仿真