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ANSYS LS-DYNA是一個(gè)顯式通用非線性動(dòng)力分析有限元程序，可以求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成形等非線性問(wèn)題。

軟件功能齊全，可求解涉及到幾何非線性（大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)和大應(yīng)變）、材料非線性（200多種材料動(dòng)態(tài)模型）和接觸非線性（50多種）的瞬態(tài)

動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。ANSYS LS-DYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平臺(tái)下新的使用環(huán)境，包括前處理模塊、求解模塊、后處理模塊

該軟件具有很廣泛的分析功能

可模擬許多二、三維結(jié)構(gòu)的物理特性：

非線性動(dòng)力分析

非線性熱分析

材料失效分析

裂紋擴(kuò)展分析

結(jié)構(gòu)接觸分析

準(zhǔn)靜態(tài)分析

歐拉場(chǎng)分析

ALE 分析

FSI 分析

ANSYS LS-DYNA

ANSYS LS-DYNA特點(diǎn)

目前，瞬態(tài)問(wèn)題（如碰撞、渦輪葉片包容等）和大變形問(wèn)題（沖

壓與成形等）給數(shù)值仿真分析人員帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。ANSYS

LS-DYNA 模塊使工程分析人員能夠理解和分析產(chǎn)品在制造、

運(yùn)輸和使用過(guò)程中可能發(fā)生的嚴(yán)重負(fù)載情況下的復(fù)雜物理過(guò)

程。ANSYS LS-DYNA 在眾多的行業(yè)中有著大量的應(yīng)用，如：

汽車、金屬成形、沖壓和鍛造等。該模塊典型的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)如下：

高效豐富的求解器

顯式算法仿真分析需要大量的計(jì)算時(shí)間，ANSYS LS-DYNA

的顯式算法擁有最優(yōu)的性能。除了單核良好的性能外，該模

塊隨著核數(shù)的增加，其并行效率具有幾乎線性化的性能。

ANSYS LS-DYNA 具有Lagrange、ALE、Euler、SPH、

EFG 等求解器。

ALE 和Euler 列式

ANSYS LS-DYNA 程序主要采用Lagrange 有限元列式，其

單元網(wǎng)格附著在材料上，隨著材料的流動(dòng)而產(chǎn)生單元網(wǎng)格的

變形。但是在結(jié)構(gòu)變形過(guò)于巨大時(shí)，有可能使有限元網(wǎng)格造成嚴(yán)重畸變，引起數(shù)值計(jì)算的困難，甚至程序終止運(yùn)算。ALE 列式和Euler 列式可以克

服單元嚴(yán)重畸變引起的數(shù)值計(jì)算困難，并實(shí)現(xiàn)流體- 固體耦合的動(dòng)態(tài)分析。Euler 網(wǎng)格與Lagrangian 有限元網(wǎng)格可方便地耦合，以處理流體與結(jié)構(gòu)

在各種復(fù)雜載荷條件下的相互作用的問(wèn)題。

無(wú)網(wǎng)格算法

ANSYS LS-DYNA 有2 種無(wú)網(wǎng)格算法：SPH算法和EFG算法。

SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光順粒子算法，

是一種無(wú)網(wǎng)格Lagrange 算法，最早用于模擬天體物理問(wèn)題，

后來(lái)發(fā)現(xiàn)解決其它物理問(wèn)題它也是非常有用的工具，如精確

分析計(jì)算連續(xù)體結(jié)構(gòu)的解體、碎裂、固體的層裂、脆性斷裂等。

EFG 方法（Element Free Galerkin），也稱為meshfree，處

理以下低速大變形問(wèn)題具有優(yōu)勢(shì)：

材料極度扭曲，比如：碰撞、超速碰撞

移動(dòng)邊界，自由表面，比如：流固耦合

自適應(yīng)處理過(guò)程，比如：鍛壓、擠壓

移動(dòng)不連續(xù)，比如：裂紋擴(kuò)展

從求解算法上，ANSYS LS-DYNA 是以顯式算法為主，隱式

為輔的通用非線性動(dòng)力分析有限元程序。可以進(jìn)行顯式- 隱式，

以及隱式- 顯式結(jié)合的計(jì)算方式。

統(tǒng)一的使用環(huán)境（Workbench）

在經(jīng)典的ANSYS 使用環(huán)境中，可以采用傳統(tǒng)的ANSYS 參數(shù)

化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL）來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的顯式動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解。

隨著技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)大而全面的ANSYS Workbench 環(huán)境具有雙向的CAD 接口功能、幾何清理工具、自動(dòng)網(wǎng)格劃分功能。網(wǎng)格劃分工具的擴(kuò)展及大

地提高了ANSYS LS-DYNA 分析中涉及的初始條件和邊界條件的定義效率。通過(guò)ANSYS Workbench 環(huán)境中提交LS-DYNA 計(jì)算關(guān)鍵字文件（.k）

直接計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)Workbench 進(jìn)行后處理。

友好的用戶界面

ANSYS LS-DYNA 采用ANSYS Workbench 全新的仿真管理

環(huán)境。該環(huán)境集工具箱、項(xiàng)目導(dǎo)航、工具欄、菜單欄于一體。

在該環(huán)境中，可以方便地進(jìn)行前后處理和求解：包括模型的建

立、材料數(shù)據(jù)的選取與定義、網(wǎng)格的劃分、約束和載荷的施加、

接觸的定義、求解計(jì)算、動(dòng)畫的制作、曲線和圖的生成等。

ANSYS Workbench使用環(huán)境

ANSYS LS-DYNA使用環(huán)境

4 ANSYS LS-DYNA

方便的材料定義

材料模型用來(lái)模擬結(jié)構(gòu)材料的動(dòng)態(tài)載荷下的響應(yīng)。

ANSYS LS-DYNA 有豐富的材料模型計(jì)算能力，涵蓋幾

乎所有類型的顯式動(dòng)態(tài)模擬所需的材料響應(yīng)類型。這些模

型包括正交各向異性材料、熱彈塑性材料、彈塑性斷裂材

料、應(yīng)變率相關(guān)材料、正交異性壓碎材料、復(fù)合損傷材料、

溫度和率相關(guān)材料等。

ANSYS Workbench 提供提供LS-DYNA 常用的材料模型的定義，包括 彈性、彈塑性、應(yīng)變硬化、應(yīng)變率硬化等多種類型，以及相應(yīng)的狀態(tài)方程

EOS定義。

易用的后處理

ANSYS LS-DYNA 在Workbench 環(huán)境直接進(jìn)行計(jì)算結(jié)果

的后處理，包括制作動(dòng)畫、顯示曲線等。

材料定義界面

ANSYS LS-DYNA后處理材料參數(shù)定義

強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分

ANSYS LS-DYNA 提供高可靠性、自動(dòng)化的網(wǎng)格工具，

具有強(qiáng)大的體、殼、粱單元的網(wǎng)格劃分功能，可以進(jìn)行二

維模型的四邊形、三角形單元的網(wǎng)格劃分，三維模型的四

面體、五面體、六面體單元的網(wǎng)格劃分；還可以進(jìn)行許多

高級(jí)網(wǎng)格控制，如體、面或邊尺寸控制以及局部密（粗）

化等等。可以完全滿足各種不同結(jié)構(gòu)、不同分析工況對(duì)網(wǎng)

格的要求。

面網(wǎng)格與體網(wǎng)格

四面體與六面體網(wǎng)格

ANSYS LS-DYNA 5

接觸算法

在顯式動(dòng)力學(xué)仿真中，結(jié)構(gòu)之間的相互作用采用接觸算法。接觸算法必須考慮許多復(fù)雜的相互作用的可能性。針對(duì)模擬仿真問(wèn)題的類型，特殊的接

觸算法可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、精確的及有效的結(jié)果。自動(dòng)接觸方式是最容易使用的接觸方法、并且可以處理絕大多數(shù)的問(wèn)題，對(duì)于某些問(wèn)題采用

特殊用途接觸可以是有效和強(qiáng)大的。ANSYS LS-DYNA 提供一系列廣泛的接觸算法，如自動(dòng)接觸、單面接觸、點(diǎn)焊接觸、面對(duì)面帶侵蝕接觸、邊邊

觸、拉延筋接觸等等。

實(shí)用價(jià)值

方便的模型導(dǎo)入功能、與CAD 系統(tǒng)的雙向參數(shù)互導(dǎo)，可以

將不同CAD 系統(tǒng)的模型無(wú)縫地導(dǎo)入

極其方便的網(wǎng)格劃分功能、靈活的網(wǎng)格劃分方式，方便對(duì)復(fù)

雜模型的網(wǎng)格自動(dòng)劃分。從而提高模型計(jì)算的精度，以及劃

分網(wǎng)格的效率

豐富的結(jié)構(gòu)作用處理方式，接觸、焊接、連接、侵蝕接觸等

作用方式，真實(shí)地處理實(shí)際結(jié)構(gòu)的相互作用環(huán)境

穩(wěn)定和強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)求解技術(shù)，直觀、真實(shí)地模擬實(shí)際的各類

材料結(jié)構(gòu)的工程問(wèn)題

交互式的計(jì)算方式，方便實(shí)時(shí)對(duì)計(jì)算進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)調(diào)

整計(jì)算工況

強(qiáng)大的后處理功能，方便地輸出各種變量的圖、曲線，以及各種變量的動(dòng)畫

縮短新產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)周期，降低新產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)費(fèi)用

其他輔助模塊

ANSYS DesignModeler

該模塊是基于數(shù)值仿真的建模工具，提供獨(dú)特的、面向CAE

的幾何建模和編輯功能。可用于創(chuàng)建草圖、詳細(xì)的幾何造型，

以及概念模型等。

ANSYS LS-DYNA HPC

該模塊提供ANSYS LS-DYNA 高效的并行計(jì)算能力，提供

SMP 和MPP 的并行計(jì)算方式。采用該模塊對(duì)于大模型的計(jì)

算可以加速問(wèn)題的求解，提高計(jì)算的效率。

接觸類型

6 ANSYS LS-DYNA

典型應(yīng)用

航空航天安全性分析

- 飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的鳥撞、葉片包容性、異物損傷

- 飛行器結(jié)構(gòu)的防撞特性，在沖擊與動(dòng)態(tài)載荷下的安全性

金屬成形分析和模具設(shè)計(jì)

- 薄板沖壓工藝和過(guò)程完整仿真

- 體積成形工藝和過(guò)程仿真（包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、

爆炸成形等）

- 特種成形、機(jī)械加工、鑄造、注塑等工藝和過(guò)程仿真

電子產(chǎn)品抗沖擊設(shè)計(jì)、跌落分析（跌落試驗(yàn)）和包裝設(shè)計(jì)

飛機(jī)迫降過(guò)程模擬鳥撞模擬過(guò)程模擬

體積成形（自適應(yīng)EFG） 沖壓、澆鑄、鍛造等各種成形過(guò)程模擬

電器、電子產(chǎn)品跌落分析筆記本、手機(jī)跌落分析

ANSYS LS-DYNA 7

土木工程抗震特性、路橋防護(hù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等

國(guó)防安全設(shè)計(jì)

船舶、列車等交通工具的耐碰撞安全分析

橋梁安全分析

聚能裝藥戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)

射流成形及侵徹仿真