ANSYS-LS-DYNA-功能特点课件

ANSYS/LS-DYNA

功能特点田峰技术部经理ANSYS公司北京办事处摘要ANSYS/LS-DYAN发展概况ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后处理ANSYS/LS-DYNA应用浏览ANSYS/LS-DYNA发展概况1976-1986,美国劳伦斯•利沃莫尔国家实验室（LLNL）,J.O.Hallquist博士主导开发DYNA3D。DYNA系列为国际主要的显式非线性动力分析程序,广泛用于冲击-碰撞、爆破及流固耦合研究，是当时北约新武器开发的重要工具。1986年部分源程序在PublicDomain(北约局域网）发布，从此在研究和教育机构广泛传播，被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码发展概况ANSYS/LS-DYNA发展概况1987，Hallquist创建LSTC公司,开始了DYNA软件商品化的过程1990推出LS-DYNA900版本，目前为950版本1996年，ANSYS与LSTC合作推出ANSYS/LS-DYNA5.3，目前为5.6ANSYS/LS-DYNA?秉承了ANSYS软件的强大的前后处理功能和DYNA3D强大的求解分析能力是目前市场上求解最快的、功能最丰富、用户数量最多的显式有限元分析软件发展概况摘要ANSYS/LS-DYAN发展概况ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后处理ANSYS/LS-DYNA应用浏览ANSYS/LS-DYNA总体特点三维快速高度非线性显式有限元分析程序以三维结构为主的多物理场耦合分析：

结构

流体

热先进丰富的数值处理技术 材料模式 接触方式

简洁单元 ALE算法

并行处理 网格畸变处理功能特点显式算法和时步控制无收敛迭代，依靠小时步保证计算精度有条件稳定，变时步增量解法自动计算每一单元的极限时步长不同单元构形的极限时步计算不同，通常与单元的几何尺寸和材料的声速有关集中质量矩阵，无总体刚度矩阵，计算速度快功能特点先进丰富的数值处理技术丰富的材料类型简单适用的单元类型多种接触及耦合方式先进的ALE算法先进的畸变网格处理技术高效的并行计算技术求解控制技术功能特点丰富的材料类型种类：126种模式：弹性材料、弹塑性材料、复合材料、蜂窝材料、丝织物胶类物、生物肌体炸药（燃爆性）、推进剂、混凝土、土壤、地质、超弹性、橡胶、泡沫玻璃、粘性流体刚体自定义材料（用户子程序）功能特点材料相关因素材料模式的相关因素失效损伤粘性松弛各向异性温度相关应变率相关流体动力材料可附加状态方程功能特点材料失效准则主应力等效应力主应变剪切应变等效应变静水压极限应力：复合材料：Chang-Chang,Tsai-Wu功能特点单元类型实体单元壳体单元梁单元杆单元索单元弹簧-阻尼单元质量元安全带,保护气囊焊接单元功能特点单元特点所有的结构单元采用Co-Rotation坐标系，描述有限变形Shell和Solid单元有多种算法，包括单点积分和多点积分Solid单元中包括拉格朗日、欧拉、任意拉格朗日-欧拉单元功能特点Lagrange/Euler/ALE描述拉格朗日（Lagrangian）

参考构形建立在物质坐标中参考构形跟随物质变形（流动）网格节点与材料点一致功能特点Lagrange/Euler/ALE描述欧拉（Eulerian）参考构形建立在空间坐标系中，保持固定物质在网格间运动网格节点与空间点一致，与材料点分离。功能特点Lagrange/Euler/ALE描述任意拉格朗日-欧拉（ALE）参考构形

独立于物质坐标和空间坐标节点与材料点和空间点分离。功能特点接触方式四十余种接触类型变形体-变形体变形体-刚体离散点-变形体单面变形结构固连和失效侵蚀，一维滑动线(钢筋混凝土)等三种算法罚函数法分配参数法节点约束法用户子程序功能特点接触类型

Automatic_generalautomatic_nodes_to_surfaceautomatic_one_way_surface_to_surfaceautomatic_single_surfaceautomatic_surface_to_surfaceairbag_single_surfaceconstrained_nodes_to_surfaceconstrained_surface_to_surfacedrawbeaderoding_nodes_to_surfaceeroding_surface_to_surfaceeroding_single_surfaceforce_transducer_constraintforce_transducer_penaltyforming_nodes_to_surfaceforming_one_way_surface_to_surfaceforming_surface_to_surfacenodes_to_surfaceone_way_surface_to_surfacesurface_to_surfacerigid_nodes_to_rigid_bodyrigid_body_one_way_to_rigid_bodyrigid_body_two_way_to_rigid_bodysingle_edgesingle_surfacesliding_onlysliding_only_penaltytiebreak_nodes_to_surfacetiebreak_surface_to_surfacetied_nodes_to_surfacetied_nodes_to_usrface_offsettied_shell_edge_to_surfacetied_shell_edge_to_surface_offsettied_surface_to_surfacetied_surface_to_surface_offsetcontact_interiorcontact_1d2d_sliding_only2d_tied_sliding2d_sliding_voids2d_penalty_friction2d_penalty2d_single_surface2d_automatic功能特点求解控制技术求解精度及稳定性技术零能模式和沙漏控制：单点积分可引起零能模式(沙漏现象)零能模式对结构动力分析的影响LS-DYNA用沙漏粘性阻尼来控制零能模式人工粘性：高速碰撞在结构内部产生应力波压力,密度,能量,质点加速度突变给方程求解造成困难；求解过程控制技术子循环质量缩放重启动交互式实时图形，计算过程监视功能特点网格畸变处理技术Lagrange自适应网格（Adaptive）局部单元细化细化单元与相邻原有单元

依靠约束方程强制协调功能特点

Lagrange网格重划分（Re-mesh）时间步长与变形程度相关单元数目增加计算时间一般较长网格畸变处理技术ALE（Re-map)时间步长与变形程度相关单元数目不变积分步包括Lagrange和Euler

步，在Euler步自动优化网格Euler任意程度的变形单元数目、时间步长不变可同时耦合流场功能特点非理想爆轰功能特点复合材料层数无限破坏形式母相的开裂和压溃增强纤维的断裂层间破坏拉剪压剪应变失效失效准则Tsai-WuChang-ChangMaxStrain结构/热耦合分析功能特点复合材料常见类型叠层或缠绕工艺制备的纤维增强复合材料代表：飞行器、压力容器、武器装备中大量部件母相中铺设网状编织物增强编织物剪切变形的非线性特性代表：头盔,其它防护装置玻璃与聚合物相间的复合材料玻璃失效采用应变失效代表：飞机挡风玻璃、防弹玻璃各向异性弹塑性模拟蜂窝材料（结构）代表：飞机、汽车座椅的缓冲材料（结构）功能特点LS-DYNA流体分析功能层流与紊流有粘与无粘单物质流多物质流流体/结构/热耦合浇铸，水下爆炸气泡分析，液体晃动射流分析，冲击气流功能特点流体-结构耦合分析用于描述多物质ALE或欧拉单元与结构或（单物质ALE单元）的相互作用两种算法运动约束法罚函数法流体功能声场分析不同介质及多介质的声场分析结构与声场的耦合分析可模拟振动、噪声求解方式：声单元（无流动）；Euler流体（介质流动）跌落试验模块

(DropTestModule)只需建立模型，指定初速度、高度、跌落方向等参数自动建立地面单元（刚体）日用消费品电子产品罐装产品集装箱模块薄板成型模块

（DYANFORM）提供

准确的模拟结果LS-DYNA是显式求解的开创者和理论基础具备完整的工艺概念影响冲压工艺的因素共有60余个DYNAFORM囊括了所有有限元能够模拟的因素工艺化的分析过程克服板成形分析软件走向工程应用前期的主要障碍以冲压工艺为线索对板成形过程进行定义为模具设计工程师开发的分析软件模块板成型分析的几个要素可靠的IGES接口，读入CAD软件中设计的复杂曲面单元法向偏移技术，快速由凸/凹模模型生成凹/凸模模型简单的参数定义:模具运动曲线;板料应力应变曲线方便快速生成拉延筋；程序自动预报拉延力拉延模拟过程中对板料局部细分单元（adaptive)成形极限图（FLD）表征板料的成形性能多工序加工板料预弯切边回弹DYNAFORM隐式求解与显式求解优势互补隐式求解(ANSYS/隐式)

特点：隐式时间积分、时间步长可不受限制 优势：求解静态、准静态、长时慢速动态问题显式求解(ANSYS/显式(LS-DYNA))

特点：显式时间积分、时间步长受限制（有条件收敛） 优势：求解大变形高速动态、复杂接触、高度非线性动力问题显式-隐式-显式求解 特点：ANSYS可在隐式和显式分析技术之间任意切换 优势：二者互补，如冲压件的预应力、加工过程、回弹分析ANSYS/LS-DYNA摘要ANSYS/LS-DYAN发展概况ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后处理ANSYS/LS-DYNA应用浏览实体建模ANSYS体元：点、线孤、圆、矩形、块、球、锥、柱、环等布尔运算：将搭好的体元雕刻成你想 要的实体模型，典型布尔 运算有：加、减、粘、切、 叠等实体建模高级操作：

样条：拟合给定的一系列点或位置生成一条曲线

蒙皮：拟合给定的一系列曲线生成一个曲面

拖拉：延着给定的路径拖拉一点、线或面生成一线、面或体

旋转：一点、线、面绕着指定轴旋转生成一线、面、体

延长：将曲线的一端在其切线方向向外伸长

拷贝、移动和镜面拷贝

倒角：线倒角、面倒角实体建模智能网格划分多种分网算法，可设定10个级别的网格密度网格划分映射网格划分（多种划分方式：任意多边形、任意多面体；可一一对应、也可不一一对应）网格划分复杂几何体自由拖拉生成规整网格(SWEEP)网格划分局部细化二维细化（无三角形过渡单元）三维细化网格划分后处理多种动画显示3D文字注解………图形处理各种结果量的等值图各种结果量的向量图粒子轨迹图直接在模型上查询任何结果多窗口局部放大BMP、TIFF、PS、HPGL、VRML,JEPG,WMF、EMF

等多种图形输出格式结果数据的详细列表结果数据排序

结果数据计算与组合数据处理后处理工具:后处理摘要ANSYS/LS-DYAN发展概况ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后处理ANSYS/LS-DYNA应用浏览汽车气囊碰撞乘员安