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ANSYS LS-DYNA是一個顯式通用非線性動力分析有限元程序，可以求解各種二維、三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成形等非線性問題。

軟件功能齊全，可求解涉及到幾何非線性（大位移、大轉動和大應變）、材料非線性（200多種材料動態模型）和接觸非線性（50多種）的瞬態

動力學問題。ANSYS LS-DYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平臺下新的使用環境，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、三維結構的物理特性：

非線性動力分析

非線性熱分析

材料失效分析

裂紋擴展分析

結構接觸分析

準靜態分析

歐拉場分析

ALE 分析

FSI 分析

ANSYS LS-DYNA

ANSYS LS-DYNA特點

目前，瞬態問題（如碰撞、渦輪葉片包容等）和大變形問題（沖

壓與成形等）給數值仿真分析人員帶來很大的挑戰。ANSYS

LS-DYNA 模塊使工程分析人員能夠理解和分析產品在制造、

運輸和使用過程中可能發生的嚴重負載情況下的復雜物理過

程。ANSYS LS-DYNA 在眾多的行業中有著大量的應用，如：

汽車、金屬成形、沖壓和鍛造等。該模塊典型的優勢特點如下：

高效豐富的求解器

顯式算法仿真分析需要大量的計算時間，ANSYS LS-DYNA

的顯式算法擁有最優的性能。除了單核良好的性能外，該模

塊隨著核數的增加，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

單元網格附著在材料上，隨著材料的流動而產生單元網格的

變形。但是在結構變形過于巨大時，有可能使有限元網格造成嚴重畸變，引起數值計算的困難，甚至程序終止運算。ALE 列式和Euler 列式可以克

服單元嚴重畸變引起的數值計算困難，并實現流體- 固體耦合的動態分析。Euler 網格與Lagrangian 有限元網格可方便地耦合，以處理流體與結構

在各種復雜載荷條件下的相互作用的問題。

無網格算法

ANSYS LS-DYNA 有2 種無網格算法：SPH算法和EFG算法。

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

是一種無網格Lagrange 算法，最早用于模擬天體物理問題，

后來發現解決其它物理問題它也是非常有用的工具，如精確

分析計算連續體結構的解體、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題具有優勢：

材料極度扭曲，比如：碰撞、超速碰撞

移動邊界，自由表面，比如：流固耦合

自適應處理過程，比如：鍛壓、擠壓

移動不連續，比如：裂紋擴展

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力分析有限元程序。可以進行顯式- 隱式，

以及隱式- 顯式結合的計算方式。

統一的使用環境（Workbench）

在經典的ANSYS 使用環境中，可以采用傳統的ANSYS 參數

化設計語言（APDL）來進行復雜的顯式動力學問題的求解。

隨著技術的發展，強大而全面的ANSYS Workbench 環境具有雙向的CAD 接口功能、幾何清理工具、自動網格劃分功能。網格劃分工具的擴展及大

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ANSYS Workbench 環境中提交LS-DYNA 計算關鍵字文件（.k）

直接計算，計算結果通過Workbench 進行后處理。

友好的用戶界面

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

環境。該環境集工具箱、項目導航、工具欄、菜單欄于一體。

在該環境中，可以方便地進行前后處理和求解：包括模型的建

立、材料數據的選取與定義、網格的劃分、約束和載荷的施加、

接觸的定義、求解計算、動畫的制作、曲線和圖的生成等。

ANSYS Workbench使用環境

ANSYS LS-DYNA使用環境

4 ANSYS LS-DYNA

方便的材料定義

材料模型用來模擬結構材料的動態載荷下的響應。

ANSYS LS-DYNA 有豐富的材料模型計算能力，涵蓋幾

乎所有類型的顯式動態模擬所需的材料響應類型。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、應變率相關材料、正交異性壓碎材料、復合損傷材料、

溫度和率相關材料等。

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、應變硬化、應變率硬化等多種類型，以及相應的狀態方程

EOS定義。

易用的后處理

ANSYS LS-DYNA 在Workbench 環境直接進行計算結果

的后處理，包括制作動畫、顯示曲線等。

材料定義界面

ANSYS LS-DYNA后處理材料參數定義

強大的網格劃分

ANSYS LS-DYNA 提供高可靠性、自動化的網格工具，

具有強大的體、殼、粱單元的網格劃分功能，可以進行二

維模型的四邊形、三角形單元的網格劃分，三維模型的四

面體、五面體、六面體單元的網格劃分；還可以進行許多

高級網格控制，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構、不同分析工況對網

格的要求。

面網格與體網格

四面體與六面體網格

ANSYS LS-DYNA 5

接觸算法

在顯式動力學仿真中，結構之間的相互作用采用接觸算法。接觸算法必須考慮許多復雜的相互作用的可能性。針對模擬仿真問題的類型，特殊的接

觸算法可以被用來實現穩定的、精確的及有效的結果。自動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的問題，對于某些問題采用

特殊用途接觸可以是有效和強大的。ANSYS LS-DYNA 提供一系列廣泛的接觸算法，如自動接觸、單面接觸、點焊接觸、面對面帶侵蝕接觸、邊邊

觸、拉延筋接觸等等。

實用價值

方便的模型導入功能、與CAD 系統的雙向參數互導，可以

將不同CAD 系統的模型無縫地導入

極其方便的網格劃分功能、靈活的網格劃分方式，方便對復

雜模型的網格自動劃分。從而提高模型計算的精度，以及劃

分網格的效率

豐富的結構作用處理方式，接觸、焊接、連接、侵蝕接觸等

作用方式，真實地處理實際結構的相互作用環境

穩定和強大的結構求解技術，直觀、真實地模擬實際的各類

材料結構的工程問題

交互式的計算方式，方便實時對計算進行監測，可以及時調

整計算工況

強大的后處理功能，方便地輸出各種變量的圖、曲線，以及各種變量的動畫

縮短新產品的研制和開發周期，降低新產品研制和開發費用

其他輔助模塊

ANSYS DesignModeler

該模塊是基于數值仿真的建模工具，提供獨特的、面向CAE

的幾何建模和編輯功能。可用于創建草圖、詳細的幾何造型，

以及概念模型等。

ANSYS LS-DYNA HPC

該模塊提供ANSYS LS-DYNA 高效的并行計算能力，提供

SMP 和MPP 的并行計算方式。采用該模塊對于大模型的計

算可以加速問題的求解，提高計算的效率。

接觸類型

6 ANSYS LS-DYNA

典型應用

航空航天安全性分析

- 飛機、發動機的鳥撞、葉片包容性、異物損傷

- 飛行器結構的防撞特性，在沖擊與動態載荷下的安全性

金屬成形分析和模具設計

- 薄板沖壓工藝和過程完整仿真

- 體積成形工藝和過程仿真（包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、

爆炸成形等）

- 特種成形、機械加工、鑄造、注塑等工藝和過程仿真

電子產品抗沖擊設計、跌落分析（跌落試驗）和包裝設計

飛機迫降過程模擬鳥撞模擬過程模擬

體積成形（自適應EFG） 沖壓、澆鑄、鍛造等各種成形過程模擬

電器、電子產品跌落分析筆記本、手機跌落分析

ANSYS LS-DYNA 7

土木工程抗震特性、路橋防護設計設計等

國防安全設計

船舶、列車等交通工具的耐碰撞安全分析

橋梁安全分析

聚能裝藥戰斗部設計

射流成形及侵徹仿真