ANSYS LSDYNA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)問題。ANSYS LSDYNA 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 LSDYNA
ANSYS LSDYNA特點(diǎn)
目前,瞬態(tài)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(shù)值仿真分析人員帶來很大的挑戰(zhàn)。ANSYS
LSDYNA 模塊使工程分析人員能夠理解和分析產(chǎn)品在制造、
運(yùn)輸和使用過程中可能發(fā)生的嚴(yán)重負(fù)載情況下的復(fù)雜物理過
程。ANSYS LSDYNA 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 LSDYNA
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 LSDYNA 具有Lagrange、ALE、Euler、SPH、
EFG 等求解器。
ALE 和Euler 列式
ANSYS LSDYNA 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題。
無網(wǎng)格算法
ANSYS LSDYNA 有2 種無網(wǎng)格算法:SPH算法和EFG算法。
SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)光順粒子算法,
是一種無網(wǎng)格Lagrange 算法,最早用于模擬天體物理問題,
后來發(fā)現(xiàn)解決其它物理問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 LSDYNA 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)語言(APDL)來進(jìn)行復(fù)雜的顯式動(dòng)力學(xué)問題的求解。
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 LSDYNA 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(huán)境中提交LSDYNA 計(jì)算關(guān)鍵字文件(.k)
直接計(jì)算,計(jì)算結(jié)果通過Workbench 進(jìn)行后處理。
友好的用戶界面
ANSYS LSDYNA 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 LSDYNA使用環(huán)境
4 ANSYS LSDYNA
方便的材料定義
材料模型用來模擬結(jié)構(gòu)材料的動(dòng)態(tài)載荷下的響應(yīng)。
ANSYS LSDYNA 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LSDYNA 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 LSDYNA 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 LSDYNA后處理材料參數(shù)定義
強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分
ANSYS LSDYNA 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 LSDYNA 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)模擬仿真問題的類型,特殊的接
觸算法可以被用來實(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)的問題,對(duì)于某些問題采用
特殊用途接觸可以是有效和強(qiáng)大的。ANSYS LSDYNA 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)品的研制和開發(fā)周期,降低新產(chǎn)品研制和開發(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 LSDYNA HPC
該模塊提供ANSYS LSDYNA 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)
算可以加速問題的求解,提高計(jì)算的效率。
接觸類型
6 ANSYS LSDYNA
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(jī)械加工、鑄造、注塑等工藝和過程仿真
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)迫降過程模擬鳥撞模擬過程模擬
體積成形(自適應(yīng)EFG) 沖壓、澆鑄、鍛造等各種成形過程模擬
電器、電子產(chǎn)品跌落分析筆記本、手機(jī)跌落分析
ANSYS LSDYNA 7
土木工程抗震特性、路橋防護(hù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等
國防安全設(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 |