ANSYS-LS-DYNA-功能特點(diǎn)課件

ANSYS/LS-DYNA

功能特點(diǎn)田峰技術(shù)部經(jīng)理ANSYS公司北京辦事處摘要ANSYS/LS-DYAN發(fā)展概況ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后處理ANSYS/LS-DYNA應(yīng)用瀏覽ANSYS/LS-DYNA發(fā)展概況1976-1986,美國勞倫斯?利沃莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）,J.O.Hallquist博士主導(dǎo)開發(fā)DYNA3D。DYNA系列為國際主要的顯式非線性動(dòng)力分析程序,廣泛用于沖擊-碰撞、爆破及流固耦合研究，是當(dāng)時(shí)北約新武器開發(fā)的重要工具。1986年部分源程序在PublicDomain(北約局域網(wǎng)）發(fā)布，從此在研究和教育機(jī)構(gòu)廣泛傳播，被公認(rèn)為是顯式有限元程序的鼻祖和理論先導(dǎo)，是目前所有顯式求解程序（包括顯式板成型程序）的基礎(chǔ)代碼發(fā)展概況ANSYS/LS-DYNA發(fā)展概況1987，Hallquist創(chuàng)建LSTC公司,開始了DYNA軟件商品化的過程1990推出LS-DYNA900版本，目前為950版本1996年，ANSYS與LSTC合作推出ANSYS/LS-DYNA5.3，目前為5.6ANSYS/LS-DYNA?秉承了ANSYS軟件的強(qiáng)大的前后處理功能和DYNA3D強(qiáng)大的求解分析能力是目前市場(chǎng)上求解最快的、功能最豐富、用戶數(shù)量最多的顯式有限元分析軟件發(fā)展概況摘要ANSYS/LS-DYAN發(fā)展概況ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后處理ANSYS/LS-DYNA應(yīng)用瀏覽ANSYS/LS-DYNA總體特點(diǎn)三維快速高度非線性顯式有限元分析程序以三維結(jié)構(gòu)為主的多物理場(chǎng)耦合分析：

結(jié)構(gòu)

流體

熱先進(jìn)豐富的數(shù)值處理技術(shù) 材料模式 接觸方式

簡(jiǎn)潔單元 ALE算法

并行處理 網(wǎng)格畸變處理功能特點(diǎn)顯式算法和時(shí)步控制無收斂迭代，依靠小時(shí)步保證計(jì)算精度有條件穩(wěn)定，變時(shí)步增量解法自動(dòng)計(jì)算每一單元的極限時(shí)步長(zhǎng)不同單元構(gòu)形的極限時(shí)步計(jì)算不同，通常與單元的幾何尺寸和材料的聲速有關(guān)集中質(zhì)量矩陣，無總體剛度矩陣，計(jì)算速度快功能特點(diǎn)先進(jìn)豐富的數(shù)值處理技術(shù)豐富的材料類型簡(jiǎn)單適用的單元類型多種接觸及耦合方式先進(jìn)的ALE算法先進(jìn)的畸變網(wǎng)格處理技術(shù)高效的并行計(jì)算技術(shù)求解控制技術(shù)功能特點(diǎn)豐富的材料類型種類：126種模式：彈性材料、彈塑性材料、復(fù)合材料、蜂窩材料、絲織物膠類物、生物肌體炸藥（燃爆性）、推進(jìn)劑、混凝土、土壤、地質(zhì)、超彈性、橡膠、泡沫玻璃、粘性流體剛體自定義材料（用戶子程序）功能特點(diǎn)材料相關(guān)因素材料模式的相關(guān)因素失效損傷粘性松弛各向異性溫度相關(guān)應(yīng)變率相關(guān)流體動(dòng)力材料可附加狀態(tài)方程功能特點(diǎn)材料失效準(zhǔn)則主應(yīng)力等效應(yīng)力主應(yīng)變剪切應(yīng)變等效應(yīng)變靜水壓極限應(yīng)力：復(fù)合材料：Chang-Chang,Tsai-Wu功能特點(diǎn)單元類型實(shí)體單元?dú)んw單元梁?jiǎn)卧獥U單元索單元彈簧-阻尼單元質(zhì)量元安全帶,保護(hù)氣囊焊接單元功能特點(diǎn)單元特點(diǎn)所有的結(jié)構(gòu)單元采用Co-Rotation坐標(biāo)系，描述有限變形Shell和Solid單元有多種算法，包括單點(diǎn)積分和多點(diǎn)積分Solid單元中包括拉格朗日、歐拉、任意拉格朗日-歐拉單元功能特點(diǎn)Lagrange/Euler/ALE描述拉格朗日（Lagrangian）

參考構(gòu)形建立在物質(zhì)坐標(biāo)中參考構(gòu)形跟隨物質(zhì)變形（流動(dòng)）網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與材料點(diǎn)一致功能特點(diǎn)Lagrange/Euler/ALE描述歐拉（Eulerian）參考構(gòu)形建立在空間坐標(biāo)系中，保持固定物質(zhì)在網(wǎng)格間運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與空間點(diǎn)一致，與材料點(diǎn)分離。功能特點(diǎn)Lagrange/Euler/ALE描述任意拉格朗日-歐拉（ALE）參考構(gòu)形

獨(dú)立于物質(zhì)坐標(biāo)和空間坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)與材料點(diǎn)和空間點(diǎn)分離。功能特點(diǎn)接觸方式四十余種接觸類型變形體-變形體變形體-剛體離散點(diǎn)-變形體單面變形結(jié)構(gòu)固連和失效侵蝕，一維滑動(dòng)線(鋼筋混凝土)等三種算法罰函數(shù)法分配參數(shù)法節(jié)點(diǎn)約束法用戶子程序功能特點(diǎn)接觸類型

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功能特點(diǎn)求解控制技術(shù)求解精度及穩(wěn)定性技術(shù)零能模式和沙漏控制：?jiǎn)吸c(diǎn)積分可引起零能模式(沙漏現(xiàn)象)零能模式對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的影響LS-DYNA用沙漏粘性阻尼來控制零能模式人工粘性：高速碰撞在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力波壓力,密度,能量,質(zhì)點(diǎn)加速度突變給方程求解造成困難；求解過程控制技術(shù)子循環(huán)質(zhì)量縮放重啟動(dòng)交互式實(shí)時(shí)圖形，計(jì)算過程監(jiān)視功能特點(diǎn)網(wǎng)格畸變處理技術(shù)Lagrange自適應(yīng)網(wǎng)格（Adaptive）局部單元細(xì)化細(xì)化單元與相鄰原有單元

依靠約束方程強(qiáng)制協(xié)調(diào)功能特點(diǎn)

Lagrange網(wǎng)格重劃分（Re-mesh）時(shí)間步長(zhǎng)與變形程度相關(guān)單元數(shù)目增加計(jì)算時(shí)間一般較長(zhǎng)網(wǎng)格畸變處理技術(shù)ALE（Re-map)時(shí)間步長(zhǎng)與變形程度相關(guān)單元數(shù)目不變積分步包括Lagrange和Euler

步，在Euler步自動(dòng)優(yōu)化網(wǎng)格Euler任意程度的變形單元數(shù)目、時(shí)間步長(zhǎng)不變可同時(shí)耦合流場(chǎng)功能特點(diǎn)非理想爆轟功能特點(diǎn)復(fù)合材料層數(shù)無限破壞形式母相的開裂和壓潰增強(qiáng)纖維的斷裂層間破壞拉剪壓剪應(yīng)變失效失效準(zhǔn)則Tsai-WuChang-ChangMaxStrain結(jié)構(gòu)/熱耦合分析功能特點(diǎn)復(fù)合材料常見類型疊層或纏繞工藝制備的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料代表：飛行器、壓力容器、武器裝備中大量部件母相中鋪設(shè)網(wǎng)狀編織物增強(qiáng)編織物剪切變形的非線性特性代表：頭盔,其它防護(hù)裝置玻璃與聚合物相間的復(fù)合材料玻璃失效采用應(yīng)變失效代表：飛機(jī)擋風(fēng)玻璃、防彈玻璃各向異性彈塑性模擬蜂窩材料（結(jié)構(gòu)）代表：飛機(jī)、汽車座椅的緩沖材料（結(jié)構(gòu)）功能特點(diǎn)LS-DYNA流體分析功能層流與紊流有粘與無粘單物質(zhì)流多物質(zhì)流流體/結(jié)構(gòu)/熱耦合澆鑄，水下爆炸氣泡分析，液體晃動(dòng)射流分析，沖擊氣流功能特點(diǎn)流體-結(jié)構(gòu)耦合分析用于描述多物質(zhì)ALE或歐拉單元與結(jié)構(gòu)或（單物質(zhì)ALE單元）的相互作用兩種算法運(yùn)動(dòng)約束法罰函數(shù)法流體功能聲場(chǎng)分析不同介質(zhì)及多介質(zhì)的聲場(chǎng)分析結(jié)構(gòu)與聲場(chǎng)的耦合分析可模擬振動(dòng)、噪聲求解方式：聲單元（無流動(dòng)）；Euler流體（介質(zhì)流動(dòng)）跌落試驗(yàn)?zāi)K

(DropTestModule)只需建立模型，指定初速度、高度、跌落方向等參數(shù)自動(dòng)建立地面單元（剛體）日用消費(fèi)品電子產(chǎn)品罐裝產(chǎn)品集裝箱模塊薄板成型模塊

（DYANFORM）提供

準(zhǔn)確的模擬結(jié)果LS-DYNA是顯式求解的開創(chuàng)者和理論基礎(chǔ)具備完整的工藝概念影響沖壓工藝的因素共有60余個(gè)DYNAFORM囊括了所有有限元能夠模擬的因素工藝化的分析過程克服板成形分析軟件走向工程應(yīng)用前期的主要障礙以沖壓工藝為線索對(duì)板成形過程進(jìn)行定義為模具設(shè)計(jì)工程師開發(fā)的分析軟件模塊板成型分析的幾個(gè)要素可靠的IGES接口，讀入CAD軟件中設(shè)計(jì)的復(fù)雜曲面單元法向偏移技術(shù)，快速由凸/凹模模型生成凹/凸模模型簡(jiǎn)單的參數(shù)定義:模具運(yùn)動(dòng)曲線;板料應(yīng)力應(yīng)變曲線方便快速生成拉延筋；程序自動(dòng)預(yù)報(bào)拉延力拉延模擬過程中對(duì)板料局部細(xì)分單元（adaptive)成形極限圖（FLD）表征板料的成形性能多工序加工板料預(yù)彎切邊回彈DYNAFORM隱式求解與顯式求解優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)隱式求解(ANSYS/隱式)

特點(diǎn)：隱式時(shí)間積分、時(shí)間步長(zhǎng)可不受限制 優(yōu)勢(shì)：求解靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、長(zhǎng)時(shí)慢速動(dòng)態(tài)問題顯式求解(ANSYS/顯式(LS-DYNA))

特點(diǎn)：顯式時(shí)間積分、時(shí)間步長(zhǎng)受限制（有條件收斂） 優(yōu)勢(shì)：求解大變形高速動(dòng)態(tài)、復(fù)雜接觸、高度非線性動(dòng)力問題顯式-隱式-顯式求解 特點(diǎn)：ANSYS可在隱式和顯式分析技術(shù)之間任意切換 優(yōu)勢(shì)：二者互補(bǔ)，如沖壓件的預(yù)應(yīng)力、加工過程、回彈分析ANSYS/LS-DYNA摘要ANSYS/LS-DYAN發(fā)展概況ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后處理ANSYS/LS-DYNA應(yīng)用瀏覽實(shí)體建模ANSYS體元：點(diǎn)、線孤、圓、矩形、塊、球、錐、柱、環(huán)等布爾運(yùn)算：將搭好的體元雕刻成你想 要的實(shí)體模型，典型布爾 運(yùn)算有：加、減、粘、切、 疊等實(shí)體建模高級(jí)操作：

樣條：擬合給定的一系列點(diǎn)或位置生成一條曲線

蒙皮：擬合給定的一系列曲線生成一個(gè)曲面

拖拉：延著給定的路徑拖拉一點(diǎn)、線或面生成一線、面或體

旋轉(zhuǎn)：一點(diǎn)、線、面繞著指定軸旋轉(zhuǎn)生成一線、面、體

延長(zhǎng)：將曲線的一端在其切線方向向外伸長(zhǎng)

拷貝、移動(dòng)和鏡面拷貝

倒角：線倒角、面倒角實(shí)體建模智能網(wǎng)格劃分多種分網(wǎng)算法，可設(shè)定10個(gè)級(jí)別的網(wǎng)格密度網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分（多種劃分方式：任意多邊形、任意多面體；可一一對(duì)應(yīng)、也可不一一對(duì)應(yīng)）網(wǎng)格劃分復(fù)雜幾何體自由拖拉生成規(guī)整網(wǎng)格(SWEEP)網(wǎng)格劃分局部細(xì)化二維細(xì)化（無三角形過渡單元）三維細(xì)化網(wǎng)格劃分后處理多種動(dòng)畫顯示3D文字注解………圖形處理各種結(jié)果量的等值圖各種結(jié)果量的向量圖粒子軌跡圖直接在模型上查詢?nèi)魏谓Y(jié)果多窗口局部放大BMP、TIFF、PS、HPGL、VRML,JEPG,WMF、EMF

等多種圖形輸出格式結(jié)果數(shù)據(jù)的詳細(xì)列表結(jié)果數(shù)據(jù)排序

結(jié)果數(shù)據(jù)計(jì)算與組合數(shù)據(jù)處理后處理工具:后處理摘要ANSYS/LS-DYAN發(fā)展概況ANSYS/LS-DYAN求解功能ANSYS/LS-DYAN前后處理ANSYS/LS-DYNA應(yīng)用瀏覽汽車氣囊碰撞乘員安