Ansys LS-DYNA

一、概览

1. 仿真材料在短时高强度载荷下的响应

Ansys LS-DYNA是全球使用最广泛的显式仿真程序，能够仿真材料在短时高强度载荷下的响应。LS-DYNA提供大量单元、接触公式、材料模型和其它控制功能，能通过掌控问题的所有细节来仿真复杂的模型。Ansys LS-DYNA应用包括：

2. 规格快览

LS-DYNA以极其快速和高效的并行化提供多种分析。

二、功能

工程师可以解决涉及材料失效的仿真并查看失效在部件或系统中的进展情况。此外，工程师还可以轻松处理具有大量相互作用的部件或表面的模型，并且可以准确地对复杂行为之间的相互作用和载荷传递进行建模。使用具有更多CPU内核的计算机可以显著缩短求解时间。

1. 主要特性

LS-DYNA单元、接触公式、材料模型和其它控制功能可用于仿真复杂模型，并控制问题的所有细节。

l  隐式和显式求解器：针对不同的运行在隐式和显式求解器之间实现轻松切换。

l  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、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。

l  用于不可压缩流体的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。与结构、EM求解器和热求解器耦合。

l  电磁求解器：EM使用涡流近似值中的FEM和BEM求解Maxwell方程式。对于电磁波在空气中（或真空中）的传播可视为即时传播的情况，这种方法适用。主要应用包括磁性金属成型或焊接、感应加热和电池滥用仿真。

l  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。

l  粒子方法：有几种使用LS-DYNA的粒子方法。AIRBAG_PARTICLE可用于气囊气体粒子，其将气体作为一组随机运动的刚性粒子进行建模。PARTICLE_BLAST可用于高爆炸性粒子，其可以对高爆炸性气体和空气模拟粒子气体进行建模。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。

l  接触 – 线性和非线性：在LS-DYNA中，接触是通过识别（通过部件、部件集、段集和/或节点集）哪些位置要检查，针对从节点到主段的潜在穿透进行定义的。每次都使用多种不同算法中的任何一种来搜索穿透。在基于惩罚的接触中，当发现渗透时，将施加与渗透深度成比例的力进行抵抗，并最终消除渗透。刚体可包括在任何基于惩罚的接触中，但为了使接触力真实地分布，建议将任何刚体的网格与可变形体的网格定义得一样精细。

l  自适应网格重新划分：为体网格的局部细化提供了多种工具，以便更好地捕获网格敏感现象，例如湍流涡旋或边界层分离重新附着。在几何结构设置过程中，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，网格器将使用定义体积外壳的表面尺寸的线性插值。

l  无网格 – SPH和ALE：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的多物理场相互作用或流固耦合的各种复杂问题。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水动力学（SPH）以及使用离散元法（DEM）、粒子爆炸法（PBM）和微粒粒子法（CPM）的离散粒子求解器。这些求解器可用于各种应用，例如超高速冲击、爆炸、摩擦搅拌焊接、涉水、汽车挡风玻璃、车窗玻璃和复合材料中的断裂分析、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。

l  高级CAE：

近场动力学和SPG——光滑粒子Galerkin（SPG）方法是一种新的拉格朗日粒子方法，可用于仿真延性材料失效时发生的严重塑性变形和材料断裂。近场动力学方法是另一种适合用于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方法。在使用基于键合的失效机制对3D材料失效进行建模时，这两种数值方法具有共同的特征。由于无需运用到材料侵蚀技术，材料失效过程的仿真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）的基函数进行数值分析。CAD部件的实际几何结构被保留，这与有限元分析（FEA）形成鲜明对比，后者的几何结构近似于潜在的高阶多项式。在过去几年中，业界针对等几何分析（IGA）进行了广泛研究，目的是（1）减少在设计和分析表示之间移动的工作量，以及（2）通过CAD中使用的样条曲线基函数的高阶单元间连续性获得更高的精度。LS-DYNA是第一个通过实施广义单元和支持非均匀有理B样条（NURBS）的关键字来支持IGA的商业代码。LS-DYNA中随时提供许多标准的FEA功能（例如接触、点焊模型、各向异性本构定律或频域分析），并不断添加新功能。