ANSYS LS-DYNA

制造商：ANSYS, Inc.
　　ANSYS LS-Dyna——通用显式动力学仿真软件

　　ANSYS LS-DYNA 是ANSYS 公司与LSTC共同开发的产品，将LSTC 的LS-DYNA 显式求解算法与ANSYS 前后处理程序紧密结合，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的短时间剧烈形变，如高速碰撞、爆炸和大规模永久变形，如冲压加工和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

　　一、产品概述：

　　1、模拟材料对短期重载的响应

　　Ansys LS-DYNA 是世界上使用广泛的显式仿真程序，能够仿真材料对短期重载的响应。它的许多元素、接触公式、材料模型和其他控件可用于模拟复杂模型，并控制问题的所有细节。 Ansys LS-DYNA 应用包括：

　　爆炸/穿透

　　鸟击

　　耐撞性/安全气囊模拟

　　断裂

　　飞溅/滑水/晃动

　　不可压缩和可压缩流体

　　冲压/成型/拉深/锻造

　　生物医学和医疗设备模拟

　　各种形式的跌落测试

　　影响

　　产品误用/严重装载

　　产品故障/碎片

　　机制中的大可塑性

　　运动器材设计

　　加工/切割/绘图等制造过程

　　车辆碰撞和乘员安全

　　2、快速规格

　　LS-DYNA通过极其快速和高效的并行化提供各种分析。影响分析

　　成型解决方案

　　欧拉、拉格朗日和 ALE 公式

　　非线性隐式结构分析碰撞模拟与分析

　　电磁学

　　平滑粒子流体动力学

　　非线性显式结构分析故障分析

　　流固耦合

　　不可压缩流体动力学

　　全人体安全模型 (THUMS™)

　　二、产品能力：

　　大量模拟极端变形问题的能力

　　工程师可以处理涉及材料故障的模拟，并查看故障如何通过零件或系统进行。具有大量相互交互的零件或表面的模型也很容易处理，并且可以准确地建模复杂行为之间的交互和负载传递。使用具有更多 CPU 内核的计算机可以大大缩短求解时间。

　　三、主要特点：

　　LS-DYNA 元素、接触公式、材料模型和其他控件可用于模拟复杂模型，并控制问题的所有细节。

　　1、隐式和显式求解器

　　为您的不同运行轻松切换隐式和显式求解器。

　　2、频域分析

　　频域分析允许 LS-Dyna 用户探索频率响应函数、稳态动力学、随机振动、响应谱分析、声学 BEM 和 FEM，以及疲劳 SSD 和随机振动等功能。您可以将这些功能用于 NVH、声学分析、国防工业、疲劳分析和地震工程等应用。

　　3、不可压缩流体的 ICFD

　　ICFD 求解器是一个独立的 CFD 代码，包括稳态求解器、瞬态求解器、RANS/LES 湍流模型、自由表面流和各向同性/各向异性多孔介质流。耦合到结构、EM 求解器和热求解器。

　　4、电磁学求解器

　　EM 在涡流近似中使用 FEM 和 BEM 求解 Maxwell 方程。这适用于电磁波在空气（或真空）中的传播可以被认为是瞬时的情况。主要应用是磁性金属成型或焊接、感应加热和电池滥用模拟。

　　5、多物理场求解器

　　多物理场求解器包括用于不可压缩流体的 ICFD、电磁求解器、用于电池滥用的 EM 和用于可压缩流体的 CESE。

　　6、粒子方法

　　有几种使用 LS-Dyna 的粒子方法。AIRBAG_PARTICLE 用于安全气囊气体粒子，它将气体建模为一组随机运动的刚性粒子。PARTICLE_BLAST 用于模拟高爆炸性气体和空气模拟粒子气体的高爆炸性粒子。离散元方法包括农业和食品处理、化学和土木工程、采矿、矿物加工等应用。

　　7、接触——线性和非线性

　　在 LS-DYNA 中，通过识别（通过部件、部件集、段集和/或节点集）哪些位置要检查从节点通过主段的潜在穿透来定义接触。每次都使用多种不同算法中的任何一种来搜索穿透。在基于惩罚的接触的情况下，当发现穿透时，将施加与穿透深度成比例的力来抵抗并最终消除穿透。刚体可以包含在任何基于惩罚的接触中，但为了使接触力真实地分布，建议定义任何刚体的网格与可变形体的网格一样精细。

　　8、自适应网格划分

　　为体积网格的局部细化提供了多种工具，以便更好地捕捉网格敏感现象，例如湍流涡流或边界层分离重新附着。在几何设置期间，用户可以定义网格器将使用的表面，以指定体积内的局部网格尺寸。如果没有使用内部网格来指定尺寸，则网格器将使用定义体积外壳的表面尺寸的线性插值。

　　9、无网格 SPH

　　Ansys LS-DYNA® 中的 SPH 方法与有限元和离散元方法相结合，将其应用范围扩展到涉及爆炸或流固耦合的多物理场相互作用的各种复杂问题。

　　10、无网 ALE

　　Ansys LS-DYNA 有两种不同类别的无网格粒子求解器：基于连续介质的光滑粒子流体动力学 (SPH)，以及使用离散元法 (DEM)、粒子爆炸法 (PBM) 和微粒粒子法的离散粒子求解器（每千次展示费用）。这些求解器用于各种应用，例如超高速撞击；爆炸；搅拌摩擦焊；涉水；汽车挡风玻璃、车窗玻璃和复合材料的断裂分析；金属摩擦钻孔；金属加工；以及对混凝土和金属目标的高速冲击。

　　11、高级 CAE

　　近场动力学和 SPG

　　平滑粒子伽辽金（SPG）方法是一种新的拉格朗日粒子方法，用于模拟韧性材料破坏中发生的严重塑性变形和材料断裂。近场动力学方法是对各向同性材料以及某些复合材料（如 CFRP）进行脆性断裂分析的另一种引人注目的方法。这两种数值方法在使用基于键的失效机制对 3D 材料失效建模方面具有共同特征。由于不再需要材料侵蚀技术，材料失效过程的模拟变得非常有效和稳定。

　　等几何分析 (IGA)

　　等几何范式采用计算机辅助设计 (CAD) 中的基函数进行数值分析。CAD 零件的实际几何形状得以保留，这与有限元分析 (FEA) 形成鲜明对比，在有限元分析 (FEA) 中，几何形状近似于潜在的高阶多项式。等几何分析 (IGA) 在过去几年中得到了广泛的研究，以 (1) 减少在设计和分析表示之间移动的工作量，以及 (2) 通过样条基的高阶元素间连续性获得高阶精度CAD中使用的函数。LS-DYNA 是第一个通过实现广义元素和支持非均匀有理 B 样条 (NURBS) 的关键字来支持 IGA 的商业代码。许多标准 FEA 功能，例如接触、点焊模型、

　　12、配套工具

　　LS-OPT

　　Ansys LS-OPT 是一个独立的设计优化和概率分析包，具有与 Ansys LS-DYNA 的接口。由于设计目标经常相互冲突，因此很难实现更佳设计。LS-OPT 使用一种涉及设计优化逆向过程的系统方法：首先指定标准，然后根据数学框架计算更佳设计。

　　当设计受到结构和环境输入变化的影响时，概率分析是必要的，这些变化会导致响应变化，从而可能导致不良行为或故障。使用多个模拟的概率分析评估输入变化对响应变化的影响并确定故障概率。

　　设计优化和概率分析相结合，可帮助您快速轻松地实现更佳产品设计，从而节省过程中的时间和金钱。

　　LS-OPT 的典型应用包括：

　　设计优化

　　系统识别

　　概率分析

　　LS-TaSC

　　LS-TaSC™ 是一种拓扑和形状计算工具。LS-TaSC 专为需要优化结构的工程分析师开发，可与 LS-DYNA 的隐式和显式求解器一起使用。LS-TaSC 处理大型非线性问题的拓扑优化，包括动态载荷和接触条件。

　　13、配套工具/LST 型号

　　假人

　　拟人化测试设备 (ATD)，被称为“碰撞测试假人”，是真人大小的人体模型，配备了测量力、力矩、位移和加速度的传感器。然后可以解释这些测量结果，以预测人类在撞击期间会遭受的伤害程度。理想情况下，ATD 的行为应该像真人一样，同时足够耐用，可以在多次撞击中产生一致的结果。有各种各样的 ATD 可用于表示不同的人体尺寸和形状。

　　障碍

　　LSTC 提供多种偏移变形屏障 (ODB) 和可移动变形屏障 (MDB) 模型。LSTC ODB 和 MDB 模型的开发与我们客户提供的多个测试相关联。这些测试是专有数据，目前不向公众提供。

　　轮胎

　　LST与FCA共同开发轮胎模型。这些模型可以通过 LST 模型下载部分下载。这些模型基于一系列材料、验证和组件级测试。有限元网格基于轮胎截面的 2D CAD 数据。轮胎的所有主要部件都使用 8 节点六面体单元。弹性体使用 *MAT_SIMPLIFIED_RUBBER 建模，层片使用 *MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC 建模。