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LS-DYNA

LS-DYNA软件简介


        LS-DYNA是一款异常先辈的通用非线性无限元法式榜样,可以或许模仿真实世界中的复杂成绩。在Linux、Windows 和Unix 操作体系的台式机或集群办事器上,LS-DYNA 的分布式和共享内存式求解器可在很短时间内完成每次作业。Livermore Software Technology Corporation (LSTC)旨在经过过程LS-DYNA为用户供给无缝地处理“多物理场”、“多工序”、“多阶段”、“多标准”等成绩的办法。

        LS-DYNA实用于研究构造动力学成绩中触及大年夜变形、复杂材料模型和接触情况的物理景象。LS-DYNA可以在显式分析和采取不应时间步长的隐式分析之间停止切换。不合学科如热耦合分析、计算流体动力学(CFD)、流固耦合、滑腻粒子流体动力学(SPH)、无网格伽辽金法(EFG)、颗粒法(CPM)、界线元法(BEM)等可以与构造动力学相结合停止分析。
        对很多产品设计而言,LS-DYNA 可以或许在产品模型定型前肯定产品性能,这对延长产品上市时间起到关键感化。应用LS-DYNA 展开仿真研究可以或许有效支撑具有高性能的稳健靠得住产品开辟。LS-DYNA 自带的前后处理对象LS-PrePost 可用于生成输入文件和数值成果的可视化。别的,LSTC也为用户供给实用于构造优化和稳健设计的LS-OPT 软件包。由于具有多学科仿真分析与优化的才能,LS-DYNA 可以明显地进步创新产品开辟的潜能,有效降低产品开辟本钱。一切上述功能和软件包作为一个全体模块供给给用户应用。LS-DYNA 未对一些特别应用成绩停止分块处理,是以其许可执照可将不合学科耦合停止仿真分析而没有任何限制。

        LS-DYNA 已在美国加利福尼亚州开辟了20多年,在触及构造非线性动力学等复杂成绩中应用最为广泛的求解器。由于LS-DYNA 在其它新范畴的推行,应用量正在敏捷增长。LS-DYNA 赓续创新生长的驱动力来自与世界顶尖大年夜学的协作和广大年夜客户群的新需求。


LS-DYNA在汽车设计中的应用
        复杂汽车体系在碰撞过程当中构造变形机理必弗成少的对象。LS-DYNA 可用于评价汽车性能,乃至在无任何物理样车模型基本长停止。整体上讲,与物理实车实验比拟,数值仿真可以研究更多的碰撞情况或工况。更进一步的长处为在产品开辟阶段中应用LS-DYNA将明显延长产品上市时间。
        LS-DYNA 装备了针对汽车设计应用的特别功能,例如焊点、安然气囊模型、安然带模型、卷缩器等。今朝逾越15 家的大年夜型汽车制造商应用LS-DYNA停止碰撞模仿,LSTC 将根据实际应用的成绩反应和处理办法等进一步来完美和加强求解器。绝大年夜部分汽车应用方面的功能是根据客户的请求开辟的。比如,三种不合的分析办法可用于安然气囊展开过程的研究,可分别处理不合模仿精度的气囊展开。对气囊初始展开过程可以停止恰当详细的分析、非常详细的分析、或许仅仅以猜想无折叠气囊的性能。是以LS-DYNA 可以用于离位乘员工况的分析、用于气体产生器中改变调理阻板的设计、或用于碰撞过程当中乘员与安然气囊之间相互感化的分析。
        为便利产品开辟,可以应用一系列标准测试装配的无限元模型,例如假人和壁障模型。很多经常使用无限元模型对LS-DYNA 用户来讲是不收取任何费用的。另外,也能够购买由第三方开辟、且经过实验标定的高质量模型。
        由于掉效猜想对汽车碰撞模仿起异常重要的感化, 是以与零部件的成形制造过程密切相干。LS-DYNA由于在汽车碰撞分析中掉效猜想和掉效后猜想是非常关键的部分,所以零部件的制造过程也是一个密切相干的身分。LS-DYNA 可以或许分析模仿大年夜部分的制造过程,并可将制造过程模仿中取得的信息无缝集成至碰撞仿真中。
        除碰撞仿真外,LS-DYNA 也异常合适于汽车设计开辟过程当中静态和静态加载工况的模仿。仅需渺小调剂,已有碰撞仿真模型可以用于其它工况下的汽车性能评价,如车顶压溃、车门下垂分析、过载工况仿真、或用于肯定后续疲惫分析的载荷输入分布等。














LS-DYNA在金属成形中的应用

        在金属成形中LS-DYNA 重要用于金属板料的冲压成形仿真。LS-DYNA 的增量法许可用户模仿多工步的金属板料冲压工艺过程,同时具有很高的模仿精度。应用多核并行计算的办法,即就是大年夜型部件的高精度模仿也能够在短短一个小时内完成。别的,可以经过过程模仿零件修边和回弹来完玉成部成形过程的仿真。

        仿真的目标能够各不雷同。但个中一个目标就是肯定零件成形的可行性和由不分解形过程取得的终究零件外形。由仿真取得的信息可以肯定成形参数、成形工序和最优模具外形。是以,采取较少的成形工步便可以临盆出具有高精度外形和外面质量的零件,进而降低了每个零件的本钱。
        另外一个目标是热成形工艺的设计。LS-DYNA许可用户分析金属在冷却过程当中的金相改变,可以分析在成形前、成形过程当中和成形后由于热对流和热辐射惹起的加热过程。是以可以完成从加热到成形直至冷却的全部成形过程分析,且仅应用同一个模型就可以猜想加热和冷却所需时间、压边力大年夜小及零件性能。
        除板料成形外,LS-DYNA 也能用于其它成形工艺的仿真,如管成形、切割、挤压、脉冲成形、铸造、轧制、焊接、卷边、翻边、电磁成形和曲折成形等。这些方面的应用触及到不合学科间的耦合,如网格重新划分、无网格法、不应时间步切换、ALE、热分析、刚体动力学等功能都可以同时应用。

        LS-DYNA 及其自带的前、后处理对象LS-PrePost 具有很多特定的板料冲压功能模块。LS-DYNA 求解器也可与各类成形仿真对象相集成。这些对象由第三方公司供给,可有效地支撑特定的成形应用和技巧办事的外乡化。今朝一步成形法正在开辟,将很快集成于LS-DYNA 标准版。





LS-DYNA——为汽车零件供给商供给的一种多用处法式榜样
        LS-DYNA 关于各类汽车零部件的虚拟测试起到异常重要感化。显式和隐式时间步长战略可以或许完成对同一个模型停止静态和静态测试的仿真分析。零部件的制造工艺也能够应用LS-DYNA 的金属成形和热分析功能停止研究模仿。是以,只需一个模型便可以研究不分解绩。比拟于其它应用软件,这将降低在技巧培训和模型建立上的本钱花费。
        LS-DYNA 的一个成功应用案例为座椅设计。座椅制造商须要推敲座椅骨架静静态负载工况,和分析安然带固定点的稳定性。LS-DYNA 可赞助肯定锁紧机构的最大年夜载荷或座椅导轨的掉效载荷。LS-DYNA 许可用户研究汽车碰撞中座椅对乘员的影响,同时也能够分析齿轮的冲压工艺过程。这些用户组平日会应用先辈的优化对象LS-OPT 来改进设计和寻觅稳健的设计筹划。

        其它类似的LS-DYNA 应用实例包含碰撞吸能盒、保险杆、前纵梁、仪表板、饰物、轮胎等的设计和制造。


LS-DYNA在航空和国防方面的应用

        LS-DYNA 是一款异常先辈的软件,可以或许模仿高速冲击、爆破和爆炸。ALE 法和SPH 法异常合适于研究对织物、金属板和复合伙料的高速冲击。大年夜量材料本构方程库(有多种材料掉效形式选项)可以满足很多航空和国防应用方面的需求。另外,2-D 功能、主动重划网格和重分区域技巧可以许可用户研究轴对称成绩。结合为汽车应用方面开辟的功能,LS-DYNA 的多物理场模仿才能加倍便利坦克和火箭的溅落负载分析和飞机紧急降低分析。这些功能也能够用于针对鸟撞时飞机涡轮机和叶片的优化设计。


LS-DYNA跌落测试分析
        LS-DYNA 可用于研究跌落冲击条件下产品的抗撞击性能,这个应用范围包含花费品、对象和容器设计。例如,在包装设计方面,LS-DYNA 可以赞助开辟食品容器使其能遭受在运输和贮存情况下静态载荷。
        除含有复杂掉效机理的很多材料模型库外,LS-DYNA 中各学科耦合和显式隐式切换的灵活功能对很多应用模仿仿真异常须要。比如,容器中液体可用ALE 法或SPH 法模仿并与构造停止耦合分析。这可以精确地模仿液体在受冲击时的物理景象。无网格伽辽金法(EFG)可用于裂纹研究,它可以清除裂纹扩大过程当中网格对仿真成果的影响。

        LS-DYNA 供给在显式和隐式之间的随便任性时间步切换的筹划来有效肯定模型稳态变形。进一步地,LS-DYNA 许可部件由刚体切换为可变形体,反之亦然。这一功能常经常使用于肯定鄙人落过程当中(主冲要击产生之前)各零部件之间的相对地位。


LS-DYNA 用于容器研究
        在某些行业,一向存在对社区和情况形成严重伤害变乱的风险。作为一种对象,LS-DYNA 可以模仿一个体系是若何掉效等信息来增添上述风险。设计更改可以增添乃至清除所推敲负载下的风险。一个典范案例是用来运输核燃料元件的容器。在运输过程当中关于任何可预感的不测情况产生时确保容器依然保持封闭和严密密封状况是相当重要的。LS-DYNA 经常使用于运输容器、容器外部和容器封闭外壳四周的能量接收缓冲区的设计。

        另外一个例子是对物体的高速冲击,比如涡轮叶片从涡轮机离开后的高速冲击不该该破坏水库堤坝。LS-DYNA 许可用户评价涡轮叶片撞击涡轮机壳体所形成的伤害。由于这些模仿须要精确地猜想材料掉效后的阶段,所之前期须要做大年夜量的材料实验。但就可以够遭到严重破坏的高风险而言,这类尽力也是值得的。


LS-DYNA在制造业中的应用
        在日用品制造业中,临盆和包装步调的靠得住性和速度在产品本钱控制时起到了相当重要的感化。制造工艺平日触及到非线性过程,并须要应用不合的物理参数。LS-DYNA 非线性分析功能和耦合不合数值筹划的才能使其成为独有的对象用于为制造工艺的构造供给处理筹划。例如,可以应用LS-DYNA 模仿容器在充填、装卸、封闭、包装和堆叠过程当中的变形。可以分析经过一系列的开启和封闭后卡扣的应用性能,和推敲制造公差、装卸和运输过程对其产生的影响。其它应用包含织物折叠、团状或颗粒状物品包装。
        由于一些产品的开辟时间较短而没法停止完全验证,仿真仅仅用于懂得重要相接洽关系的物理参数及其对工艺过程的影响。优化后的制造工艺过程可以在较短的时间内临盆出更多具有高品德和高靠得住性的零件。如许一来,即使每个零件节约很小的本钱,但加起来也是一个可不雅的数量。


LS-DYNA 在研究范畴的应用
        LS-DYNA 一向赓续地参加新技巧。例如,无网格伽辽金法(EFG)和滑腻粒子流体动力学法(SPH)等新办法曾经在LS-DYNA 中完成。关于很多研究应用来讲,经过过程耦合不合的办法来研究多物理场成绩是很重要的。例如,欧拉法和拉格朗日法在一个仿真分析外面可以交互应用。
        LS-DYNA 也能够停止热分析、计算流体动力学分析(CFD)或界线元法(BEM)分析。为便利新材料本构模型的开辟,也供给材料子法式榜样的接口。出色的MPP 并行技巧可使研究人员分析异常详细的模型,而只需较低的硬件本钱。LS-DYNA已广泛应用于各类研究范畴,典范案例包含在生物医学范畴方面的应用。与鞭打、骨折、心脏瓣膜任务形式、脚踝等相干的成绩可以用LS-DYNA 停止研究。LSTC 公司也一向努力于供给LS-DYNA 教导版。








重要应用范畴
        具有超强功能的LS-DYNA 可以应用于很多不合的范畴。经常使用应用范畴包含:
▀ 汽车、火车和轮船的耐撞性模仿
▀ 飞机紧急降低
▀ 乘员安然分析
▀ 行人保护分析
▀ 汽车零部件制造
- 车身
- 座椅
- 车顶
- 车门
- 发动机罩
- 保险杆
- 碰撞吸能盒
- 纵梁
- 偏向盘
- 转向机柱
- 仪表板
- 垫料
▀ 金属成形
- 轧制
- 挤压
- 铸造
- 铸造
- 旋压
- 超塑性成形
- 板料冲压
- 滚轧
- 深拉深
- 液压成形
- 多级成形
- 回弹
- 卷边
▀ 金属切削
▀ 玻璃成形
▀ 生物医学应用
▀ 稳定性/掉效分析
▀ 跌落测试
- 花费品
- 核容器
▀ 地开工程
▀ 鸟撞
▀ 发动机叶片容器分析
▀ 穿甲
▀ 塑料、模具及吹塑成型
▀ 爆破载荷
▀ 电焊、铆接和螺栓构造
▀ 船运集装箱

▀ 罐头和容器设计


分析才能
不合的应用范畴会应用以下一个或组合的特点功能:
▀ 非线性动力学
▀ 耦合的刚体动力学
▀ 准静态模仿
▀ 模态分析
▀ 线性和非线性静力学
▀ 特点值分析
▀ 热分析
▀ 流体分析
▀ 欧拉分析功能
▀ 随便任性拉格朗日欧拉法(ALE)
▀ 流固耦合
▀ 水下冲击分析(USA)
▀ 掉效分析;裂纹扩大
▀ 声学
▀ 多物理场耦合;构造-热耦合分析
▀ 自适应网格重划分
▀ 重新分区
▀ 滑腻粒子流体动力学(SPH)
▀ 无网格办法(EFG)
▀ 扩大无限元X-FEM
▀ CSE 求解器
▀ 2-D 和3-D 成绩求解
▀ Nastran 读入
▀ 随便任性的刚体和可变形体之间切换
▀ 随便任性的显式和隐式之间切换
▀ 静态松弛

















材料模型库
        LS-DYNA 供给了逾越130 多种金属和非金属材料模型,且很多模型具有掉效准绳。经常使用的材料模型包含:
▀ 金属;塑性材料
▀ 粘弹性材料;粘弹塑性材料
▀ 玻璃
▀ 泡沫材料
▀ 织物
▀ 弹性体和橡胶
▀ 蜂窝
▀ 复合伙料
▀ 混凝土和泥土
▀ 炸药
▀ 粘性流体
▀ 生物医学用材料模型

▀ 用户自定义材料


丰富的单位库
        LS-DYNA 具有大年夜量的单位库,包含缩减积分单位和全积分单位。LS-DYNA 的低阶单位具有精确性、有效性和稳健性。关于缩减积分的壳单位和实体单位,零能形式可以经过过程粘度或刚度方法的沙漏情势来控制。单位重要包含:
▀ 各类不合的实体单位
▀ 8节点厚壳单位
▀ 各类不合的3 节点和4 节点壳单位
▀ 梁单位
▀ 焊点
▀ 团圆的零长度梁
▀ 杆和缆索单位
▀ 节点质量单位
▀ 集中惯性单位
▀ 随便任性拉格朗日欧拉单位
▀ 欧拉单位
▀ 无网格伽辽金
▀ SPH 单位
▀ 2-D 分析单位
▀ 用户自定义单位







接触算法
        束缚法和罚函数法在之前20 多年的大年夜量仿真分析中应用得很好。LS-DYNA 有逾越25 种不合的接触类型,可用于热-机械耦合接触。这些接触类型重要处理变形体与变形体的接触、变形体间的单面接触、和变形体与刚体或许刚体与刚体间的接触。接触面定义的范围概括以下:
▀ 单面接触
▀ 刚性墙接触
▀ 边-边接触
▀ 梁-梁接触
▀ 腐蚀接触
▀ 与 CAD 外面接触
▀ 粘合外面
▀ 2-D 接触
▀ 壳单位边与壳外面粘合接触
▀ 协力接触
▀ 流固耦合面
▀ 弹球接触 (SOFT=2)
▀ 磨擦方法:
- 库伦静磨擦和动磨擦
- 粘性磨擦
- 压力磨擦

- 用户自定义磨擦


刚体动力学功能
LS-DYNA 异样包含多体动力学方面的功能。一些功能以下所示:
▀ 刚体
▀ 刚体向变形体的切换
▀ 变形体向刚体的切换
▀ 接头
- 球形接头
- 迁移转变关节
- 柱形关节
- 平移副
- 锁定接头
- 电机接头
- 滑轮和螺旋接头
- 万向节
- 曲折/改变关节
▀ 接触
- 刚体与变性体的接触
- 刚体与刚体接触

▀ 几种团圆单位(颗粒状)










软件平台

        LS-DYNA 可以被移植到一切经常使用的HPC 平台,包含大年夜范围并行版本(MPP——信息传递法式榜样设计)、共享内存的版本(SMP——对称内存处理)和混淆版本(CPU 内用SMP, CPU 间用MPP)和对应的单精度和双精度版本。 


专业化的金属成形功能
LS-DYNA开辟了专门模仿金属成形的功能用于获得精确模仿成果。
▀ IGES/VDA 接触
▀ 硬质模具
▀ 2-D 网格重划和重映照
▀ 隐式回弹
▀ 修边
▀ 自适应网格细化
▀ 网格粗化
▀ 拉延筋
▀ 复杂的滑动算法

▀ 各向异性塑性材料(Hill, Barlat)


专业化的汽车模仿功能
LS-DYNA供给了针对汽车应用方面的特别功能,重要包含:
▀ 安然带
▀ 滑环
▀ 预紧器
▀ 卷缩器
▀ 传感器
▀ 加快度计
▀ 安然气囊参考几何
▀ 气体产生器模型
▀ 安然气囊均压仿真模仿
▀ 颗粒法的离位模仿
▀ ALE 办法的离位模仿
▀ 与 Madymo 耦合








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