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(guó)勞倫斯?利沃莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）,J.O.Hallquist博士主導(dǎo)開(kāi)發(fā)DYNA3D。DYNA系列為國(guó)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(kāi)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(kāi)始了DYNA軟件商品化的過(guò)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(wú)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(wú)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(lèi)型簡(jiǎn)單適用的單元類(lèi)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(lèi)型種類(lèi)：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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lái)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(guò)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(guò)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(wú)限破壞形式母相的開(kāi)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(jiàn)類(lèi)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(chē)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(wú)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(wú)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(kāi)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(guò)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(guò)程進(jìn)行定義為模具設(shè)計(jì)工程師開(kāi)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(wú)三角形過(guò)渡單元）三維細(xì)化網(wǎng)格劃分后處理多種動(dòng)畫(huà)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(chē)氣囊碰撞乘員安