ANSYS LS-DYNA是一個顯式通用非線性動力分析有限元程序，可以求解各種二維、三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成形等非線性問題。
軟件功能齊全，可求解涉及到幾何非線性（大位移、大轉動和大應變）、材料非線性（200多種材料動態模型）和接觸非線性（50多種）的瞬態
動力學問題。ANSYS LS-DYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平臺下新的使用環境，包括前處理模塊、求解模塊、后處理模塊
該軟件具有很廣泛的分析功能
可模擬許多二、三維結構的物理特性：
非線性動力分析
非線性熱分析
材料失效分析
裂紋擴展分析
結構接觸分析
準靜態分析
歐拉場分析
ALE 分析
FSI 分析
ANSYS LS-DYNA
ANSYS LS-DYNA特點
目前，瞬態問題（如碰撞、渦輪葉片包容等）和大變形問題（沖
壓與成形等）給數值仿真分析人員帶來很大的挑戰。ANSYS
LS-DYNA 模塊使工程分析人員能夠理解和分析產品在制造、
運輸和使用過程中可能發生的嚴重負載情況下的復雜物理過
程。ANSYS LS-DYNA 在眾多的行業中有著大量的應用，如：
汽車、金屬成形、沖壓和鍛造等。該模塊典型的優勢特點如下：
高效豐富的求解器
顯式算法仿真分析需要大量的計算時間，ANSYS LS-DYNA
的顯式算法擁有最優的性能。除了單核良好的性能外，該模
塊隨著核數的增加，其并行效率具有幾乎線性化的性能。
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
單元網格附著在材料上，隨著材料的流動而產生單元網格的
變形。但是在結構變形過于巨大時，有可能使有限元網格造成嚴重畸變，引起數值計算的困難，甚至程序終止運算。ALE 列式和Euler 列式可以克
服單元嚴重畸變引起的數值計算困難，并實現流體- 固體耦合的動態分析。Euler 網格與Lagrangian 有限元網格可方便地耦合，以處理流體與結構
在各種復雜載荷條件下的相互作用的問題。
無網格算法
ANSYS LS-DYNA 有2 種無網格算法：SPH算法和EFG算法。
SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光順粒子算法，
是一種無網格Lagrange 算法，最早用于模擬天體物理問題，
后來發現解決其它物理問題它也是非常有用的工具，如精確
分析計算連續體結構的解體、碎裂、固體的層裂、脆性斷裂等。
EFG 方法（Element Free Galerkin），也稱為meshfree，處
理以下低速大變形問題具有優勢：
材料極度扭曲，比如：碰撞、超速碰撞
移動邊界，自由表面，比如：流固耦合
自適應處理過程，比如：鍛壓、擠壓
移動不連續，比如：裂紋擴展
從求解算法上，ANSYS LS-DYNA 是以顯式算法為主，隱式
為輔的通用非線性動力分析有限元程序。可以進行顯式- 隱式，
以及隱式- 顯式結合的計算方式。
統一的使用環境（Workbench）
在經典的ANSYS 使用環境中，可以采用傳統的ANSYS 參數
化設計語言（APDL）來進行復雜的顯式動力學問題的求解。
隨著技術的發展，強大而全面的ANSYS Workbench 環境具有雙向的CAD 接口功能、幾何清理工具、自動網格劃分功能。網格劃分工具的擴展及大
地提高了ANSYS LS-DYNA 分析中涉及的初始條件和邊界條件的定義效率。通過ANSYS Workbench 環境中提交LS-DYNA 計算關鍵字文件（.k）
直接計算，計算結果通過Workbench 進行后處理。
友好的用戶界面
ANSYS LS-DYNA 采用ANSYS Workbench 全新的仿真管理
環境。該環境集工具箱、項目導航、工具欄、菜單欄于一體。
在該環境中，可以方便地進行前后處理和求解：包括模型的建
立、材料數據的選取與定義、網格的劃分、約束和載荷的施加、
接觸的定義、求解計算、動畫的制作、曲線和圖的生成等。
ANSYS Workbench使用環境
ANSYS LS-DYNA使用環境
4 ANSYS LS-DYNA
方便的材料定義
材料模型用來模擬結構材料的動態載荷下的響應。
ANSYS LS-DYNA 有豐富的材料模型計算能力，涵蓋幾
乎所有類型的顯式動態模擬所需的材料響應類型。這些模
型包括正交各向異性材料、熱彈塑性材料、彈塑性斷裂材
料、應變率相關材料、正交異性壓碎材料、復合損傷材料、
溫度和率相關材料等。
ANSYS Workbench 提供提供LS-DYNA 常用的材料模型的定義，包括 彈性、彈塑性、應變硬化、應變率硬化等多種類型，以及相應的狀態方程
EOS定義。
易用的后處理
ANSYS LS-DYNA 在Workbench 環境直接進行計算結果
的后處理，包括制作動畫、顯示曲線等。
材料定義界面
ANSYS LS-DYNA后處理材料參數定義
強大的網格劃分
ANSYS LS-DYNA 提供高可靠性、自動化的網格工具，
具有強大的體、殼、粱單元的網格劃分功能，可以進行二
維模型的四邊形、三角形單元的網格劃分，三維模型的四
面體、五面體、六面體單元的網格劃分；還可以進行許多
高級網格控制，如體、面或邊尺寸控制以及局部密（粗）
化等等。可以完全滿足各種不同結構、不同分析工況對網
格的要求。
面網格與體網格
四面體與六面體網格
ANSYS LS-DYNA 5
接觸算法
在顯式動力學仿真中，結構之間的相互作用采用接觸算法。接觸算法必須考慮許多復雜的相互作用的可能性。針對模擬仿真問題的類型，特殊的接
觸算法可以被用來實現穩定的、精確的及有效的結果。自動接觸方式是最容易使用的接觸方法、并且可以處理絕大多數的問題，對于某些問題采用
特殊用途接觸可以是有效和強大的。ANSYS LS-DYNA 提供一系列廣泛的接觸算法，如自動接觸、單面接觸、點焊接觸、面對面帶侵蝕接觸、邊邊
觸、拉延筋接觸等等。
實用價值
方便的模型導入功能、與CAD 系統的雙向參數互導，可以
將不同CAD 系統的模型無縫地導入
極其方便的網格劃分功能、靈活的網格劃分方式，方便對復
雜模型的網格自動劃分。從而提高模型計算的精度，以及劃
分網格的效率
豐富的結構作用處理方式，接觸、焊接、連接、侵蝕接觸等
作用方式，真實地處理實際結構的相互作用環境
穩定和強大的結構求解技術，直觀、真實地模擬實際的各類
材料結構的工程問題
交互式的計算方式，方便實時對計算進行監測，可以及時調
整計算工況
強大的后處理功能，方便地輸出各種變量的圖、曲線，以及各種變量的動畫
縮短新產品的研制和開發周期，降低新產品研制和開發費用
其他輔助模塊
ANSYS DesignModeler
該模塊是基于數值仿真的建模工具，提供獨特的、面向CAE
的幾何建模和編輯功能。可用于創建草圖、詳細的幾何造型，
以及概念模型等。
ANSYS LS-DYNA HPC
該模塊提供ANSYS LS-DYNA 高效的并行計算能力，提供
SMP 和MPP 的并行計算方式。采用該模塊對于大模型的計
算可以加速問題的求解，提高計算的效率。
接觸類型
6 ANSYS LS-DYNA
典型應用
航空航天安全性分析
- 飛機、發動機的鳥撞、葉片包容性、異物損傷
- 飛行器結構的防撞特性，在沖擊與動態載荷下的安全性
金屬成形分析和模具設計
- 薄板沖壓工藝和過程完整仿真
- 體積成形工藝和過程仿真（包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、
爆炸成形等）
- 特種成形、機械加工、鑄造、注塑等工藝和過程仿真
電子產品抗沖擊設計、跌落分析（跌落試驗）和包裝設計
飛機迫降過程模擬鳥撞模擬過程模擬
體積成形（自適應EFG） 沖壓、澆鑄、鍛造等各種成形過程模擬
電器、電子產品跌落分析筆記本、手機跌落分析
ANSYS LS-DYNA 7
土木工程抗震特性、路橋防護設計設計等
國防安全設計
船舶、列車等交通工具的耐碰撞安全分析
橋梁安全分析
聚能裝藥戰斗部設計
射流成形及侵徹仿真 |
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