LS-DYNA-1功能介绍.ppt

ANSYS/LS-DYNA 功能介绍,摘 要,ANSYS/LS-DYAN历史 ANSYS/LS-DYAN的现状 ANSYS/LS-DYAN求解功能,3,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 Public Domain(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,发展历程,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-DYNA 900版本，目前为950版本 1996年，ANSYS与LSTC合作推出 ANSYS/LS-DYNA5.3，目前为5.6,发展概况,摘 要,ANSYS/LS-DYAN历史 ANSYS/LS-DYAN的现状 ANSYS/LS-DYAN求解功能,ANSYS/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,瞬态动力冲击 分离过程模拟 声振耦合 鸟 撞 叶片包容 碰撞分析 冲击、爆炸、点火 空间废墟碰撞 气弹颤振,航空航天,工程应用,工 程 应 用,摘 要,ANSYS/LS-DYAN发展概况 ANSYS/LS-DYAN现状 ANSYS/LS-DYAN求解功能,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 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 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,模式：126种 种类： 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,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_general automatic_nodes_to_surface automatic_one_way_surface_to_surface automatic_single_surface automatic_surface_to_surface airbag_single_surface constrained_nodes_to_surface constrained_surface_to_surface drawbead eroding_nodes_to_surface eroding_surface_to_surface eroding_single_surface force_transducer_constraint force_transducer_penalty forming_nodes_to_surface forming_one_way_surface_to_surface forming_surface_to_surface nodes_to_surface one_way_surface_to_surface surface_to_surface rigid_nodes_to_rigid_body rigid_body_one_way_to_rigid_body rigid_body_two_way_to_rigid_body,single_edge single_surface sliding_only sliding_only_penalty tiebreak_nodes_to_surface tiebreak_surface_to_surface tied_nodes_to_surface tied_nodes_to_usrface_offset tied_shell_edge_to_surface tied_shell_edge_to_surface_offset tied_surface_to_surface tied_surface_to_surface_offset contact_interior contact_1d 2d_sliding_only 2d_tied_sliding 2d_sliding_voids 2d_penalty_friction 2d_penalty 2d_single_surface 2d_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,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,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-Wu Chang-Chang Max Strain 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 蜂窝材料或结构 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