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1、No BoundariesANSYS/LS-DYNA功能介绍功能介绍No Boundaries摘摘 要要ANSYS/LS-DYAN历史历史ANSYS/LS-DYAN的的现状现状ANSYS/LS-DYAN求解功能求解功能No BoundariesANSYS/LS-DYNA发展概况发展概况1976-1986, 美国美国 劳伦斯劳伦斯利沃莫尔国家实验室（利沃莫尔国家实验室（ LLNL）, J.O.Hallquist 博士主导开发博士主导开发DYNA3D。DYNA系列为国际主要的系列为国际主要的显式显式非线性动力分析程序非线性动力分析程序, 广泛用于冲击广泛用于冲击-碰碰撞、爆破及流固耦合研究，是当时
2、北约新武器开发的重要工具。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年年部分部分源程序在源程序在 Public Domain(北约局域网）北约局域网）发布，从此发布，从此在研究在研究和教育机构广泛传播，被公认为是和教育机构广泛传播，被公认为是显式显式有限元程序的有限元程序的鼻祖和理论先导鼻祖和理论先导，是目前是目前所有显式求解程序（包括所有显式求解程序（包括显式显式板成型程序）的基础代码板成型程序）的基础代码发展历程发展历程3No BoundariesANSYS/LS-DYNA发展概况发展概况1987，Hallquist创建创建LSTC公司公司, 开始了开始了DYNA软件
3、商品化软件商品化的过程的过程1990推出推出LS-DYNA 900版本，目前为版本，目前为950版本版本1996年，年，ANSYS与与LSTC合作推出合作推出 ANSYS/LS-DYNA5.3，目前为目前为5.6发展概况发展概况No Boundaries摘摘 要要ANSYS/LS-DYAN历史历史ANSYS/LS-DYAN的的现状现状ANSYS/LS-DYAN求解功能求解功能No BoundariesANSYS/LS-DYNA?秉承了秉承了ANSYS软件的强大的前后处理功能和软件的强大的前后处理功能和DYNA3D强大的求解分析能力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、是目前市场
4、上求解最快的、功能最丰富、用户用户数量最多数量最多的显式有限元分析软件的显式有限元分析软件No Boundaries汽车汽车气囊气囊碰撞碰撞乘员安全乘员安全零部件加工零部件加工电子电子跌落分析跌落分析包装设计包装设计 电子封装电子封装 热分析热分析制造业制造业锻压锻压成形成形铸造铸造切割切割液体晃动液体晃动完井射孔完井射孔事故分析事故分析 管道抗冲击设计管道抗冲击设计输油管道冲击输油管道冲击爆炸熔割（射流）爆炸熔割（射流）海上平台设计海上平台设计石油石油地震分析地震分析混凝土结构混凝土结构爆破作业爆破作业气弹颤振气弹颤振工程结构工程结构军工军工内弹道、终点弹道内弹道、终点弹道装甲与反装甲装甲与
5、反装甲 弹头的动能及化学能弹头的动能及化学能 武器设计武器设计 爆炸或震动波的传播爆炸或震动波的传播 侵彻侵彻 空中、油中和水下爆炸空中、油中和水下爆炸 核废物装运核废物装运瞬态动力冲击瞬态动力冲击分离过程模拟分离过程模拟声振耦合声振耦合鸟鸟 撞撞 叶片包容叶片包容碰撞分析碰撞分析 冲击、爆炸、点火冲击、爆炸、点火空间废墟碰撞空间废墟碰撞气弹颤振气弹颤振航空航天航空航天工程应用工程应用工工 程程 应应 用用No Boundaries摘摘 要要ANSYS/LS-DYAN发展概况发展概况ANSYS/LS-DYAN现状现状ANSYS/LS-DYAN求解功能求解功能No BoundariesANSYS
6、/LS-DYNA总体特点总体特点三维快速高度非线性显式有限元分析程序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：以三维结构为主的多物理场耦合分析： 结构结构 流体流体 热热先进丰富的数值处理技术先进丰富的数值处理技术材料模式材料模式接触方式接触方式ALE算法算法并行处理并行处理网格畸变处理网格畸变处理功能特点功能特点No Boundaries显式算法和时步控制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，计算速度快集中质量矩阵，无总体刚度矩阵
7、，计算速度快功能特点功能特点No Boundaries先进丰富的数值处理技术先进丰富的数值处理技术丰富的材料类型丰富的材料类型简单适用的单元类型简单适用的单元类型多种接触及耦合方式多种接触及耦合方式先进的先进的ALE算法算法先进的畸变网格处理技术先进的畸变网格处理技术高效的并行计算技术高效的并行计算技术求解控制技术求解控制技术功能特点功能特点No Boundaries丰富的材料类型丰富的材料类型模式：模式：126种种种类：种类：弹性材料、弹塑性材料、弹性材料、弹塑性材料、复合材料、蜂窝材料、丝织物复合材料、蜂窝材料、丝织物胶类物、生物肌体胶类物、生物肌体炸药（燃爆性）、推进剂、炸药（燃爆性）、
8、推进剂、混凝土、土壤、地质、混凝土、土壤、地质、超弹性、橡胶、泡沫超弹性、橡胶、泡沫玻璃、粘性流体玻璃、粘性流体刚体刚体自定义材料（用户子程序）自定义材料（用户子程序）功能特点功能特点No Boundaries材料相关因素材料相关因素材料模式的相关因素材料模式的相关因素失效失效损伤损伤粘性粘性松弛松弛各向异性各向异性温度相关温度相关应变率相关应变率相关流体动力材料可附加状态方程流体动力材料可附加状态方程功能特点功能特点No Boundaries材料失效准则材料失效准则主应力主应力等效应力等效应力主应变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
9、点功能特点No Boundaries单单 元元 类类 型型实体单元实体单元壳体单元壳体单元梁单元梁单元杆单元杆单元索单元索单元弹簧弹簧- -阻尼单元阻尼单元质量元质量元安全带安全带, , 保护气保护气囊囊焊接单元焊接单元功能特点功能特点No Boundaries单元特点单元特点所有的结构单元采用所有的结构单元采用Co-Rotation坐坐标系，描述有限变形标系，描述有限变形Shell和和Solid单元有多种算法，包括单元有多种算法，包括单点积分单点积分和和多点积分多点积分Solid单元中包括单元中包括 拉格朗日、欧拉、拉格朗日、欧拉、任意拉格朗日任意拉格朗日-欧拉欧拉 单元单元功能特点功能特点
10、No BoundariesLagrange/Euler/ALE 描述描述任意拉格朗日任意拉格朗日-欧拉（欧拉（ ALE）参考构形参考构形 独立于物质坐标和空间坐标独立于物质坐标和空间坐标节点与材料点和空间点分离。节点与材料点和空间点分离。功能特点功能特点No Boundaries接触方式接触方式四十余种接触类型四十余种接触类型变形体变形体-变形体变形体变形体变形体-刚体刚体离散点离散点-变形体变形体单面单面变形结构固连和失效变形结构固连和失效侵蚀，侵蚀，一维滑动线一维滑动线(钢筋混凝土钢筋混凝土)等等三种算法三种算法罚函数法罚函数法分配参数法分配参数法节点约束法节点约束法用户子程序用户子程序功
11、能特点功能特点No Boundaries接触类型接触类型 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_surfaceero
12、ding_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_b
13、odysingle_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_1d2
14、d_sliding_only2d_tied_sliding2d_sliding_voids2d_penalty_friction2d_penalty2d_single_surface2d_automatic功能特点功能特点No Boundaries求解控制技术求解控制技术求解精度及稳定性技术求解精度及稳定性技术零能模式和沙漏控制：零能模式和沙漏控制：单点积分可引起零能模式单点积分可引起零能模式(沙漏现象沙漏现象)零能模式对结构动力分析的影响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用沙漏粘性阻尼来控制零能模式人工粘性：人工粘性：高速碰撞在结构内部产生应力波高速碰撞在
15、结构内部产生应力波压力压力, 密度密度, 能量能量, 质点加速度突变质点加速度突变给方程求解造成困难；给方程求解造成困难；求解过程控制技术求解过程控制技术子循环子循环质量缩放质量缩放重启动重启动交互式实时图形，计算过程监视交互式实时图形，计算过程监视功能特点功能特点No BoundariesLagrange/Euler/ALE 描述描述拉格朗日（拉格朗日（ Lagrangian ） 参考构形建立在物质坐标中参考构形建立在物质坐标中参考构形跟随物质变形（流动）参考构形跟随物质变形（流动）网格节点与材料点一致网格节点与材料点一致功能特点功能特点No BoundariesLagrange/Euler
16、/ALE 描述描述欧拉（欧拉（ Eulerian ）参考构形建立在空间坐标系中，保持固定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物质在网格间运动网格节点与空间点一致，与材料点分离。网格节点与空间点一致，与材料点分离。功能特点功能特点No Boundaries网格畸变处理技术网格畸变处理技术Lagrange自适应网格（自适应网格（Adaptive）局部单元细化局部单元细化细化单元与相邻原有单元细化单元与相邻原有单元依靠约束方程强制协调依靠约束方程强制协调功能特点功能特点 Lagrange网格重划分（网格重划分（Re-mesh ）时间步长与变形程度相关时间步长与变形程度相关单元数目增加
17、单元数目增加计算时间一般较长计算时间一般较长No Boundaries网格畸变处理技术网格畸变处理技术ALE（Re-map)时间步长与变形程度相关时间步长与变形程度相关单元数目不变单元数目不变积分步包括积分步包括Lagrange 和和 Euler步，在步，在Euler步自动优化网格步自动优化网格Euler任意程度的变形任意程度的变形单元数目、时间步长不变单元数目、时间步长不变可同时耦合流场可同时耦合流场功能特点功能特点No Boundaries非理想爆轰非理想爆轰功能特点功能特点No Boundaries复合材料复合材料层数无限层数无限破坏形式破坏形式母相的开裂和压溃母相的开裂和压溃增强纤维的
18、断裂增强纤维的断裂层间破坏层间破坏拉剪拉剪压剪压剪应变失效应变失效失效准则失效准则Tsai-WuChang-ChangMax Strain结构结构/热耦合分析热耦合分析功能特点功能特点No Boundaries复合材料常见类型复合材料常见类型叠层或缠绕工艺制备的纤维叠层或缠绕工艺制备的纤维 增强复合材料增强复合材料代表：代表：飞行器、压力容器、武器装备中大飞行器、压力容器、武器装备中大 量部件量部件母相中铺设网状编织物增强母相中铺设网状编织物增强编编织物剪切变形的非线性特性织物剪切变形的非线性特性代表：代表： 头盔头盔,其它防护装置其它防护装置玻璃与聚合物相间的复合材料玻璃与聚合物相间的复合材
19、料玻璃失效采用应变失效玻璃失效采用应变失效代表：代表：飞机挡风玻璃、防弹玻璃飞机挡风玻璃、防弹玻璃蜂窝材料或结构蜂窝材料或结构代表：代表：飞机、汽车座椅的缓冲材料（结构）飞机、汽车座椅的缓冲材料（结构）功能特点功能特点No BoundariesLS-DYNA流体分析功能流体分析功能层流与紊流层流与紊流有粘与无粘有粘与无粘单物质流单物质流多物质流多物质流流体流体/结构结构/热耦合热耦合浇铸，水下爆炸浇铸，水下爆炸气泡分析，液体晃动气泡分析，液体晃动射流分析，冲击气流射流分析，冲击气流功能特点功能特点No Boundaries流体流体-结构耦合分析结构耦合分析用于描述多物质用于描述多物质ALE或欧
20、拉单元与结构或（单物质或欧拉单元与结构或（单物质ALE单元单元 ）的相互作用）的相互作用两种算法两种算法运动约束法运动约束法罚函数法罚函数法流体功能流体功能No Boundaries声场分析声场分析不同介质及多介质的声场不同介质及多介质的声场分析分析结构与声场的耦合分析可结构与声场的耦合分析可模拟振动、噪声模拟振动、噪声求解方式：声单元（无流求解方式：声单元（无流动）；动）；Euler流体（介质流流体（介质流动）动）声场分析声场分析No Boundaries跌落试验模块跌落试验模块( Drop Test Module )只需建立模型，指定初速度、高度、跌落方向等参数只需建立模型，指定初速度、高度、跌落方向等参数自动建立地面单元（刚体）自动建立地面单元（刚体）日用消费品日用消费品电子产品电子产品罐装产品罐装产品集装箱集装箱模块模块
