ANSYS-LS-DYNA-功能特点.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,LS-DYNA Features,ANSYS/LS-DYNA,功能特点,田 峰,技术部经理,ANSYS,公司北京办事处,摘 要,ANSYS/LS-DYAN,发展概况,ANSYS/LS-DYAN,求解功能,ANSYS/LS-DYAN,前后处理,ANSYS/LS-DYNA,应用浏览,ANSYS/LS-DYNA,发展概况,1976-1986,美国 劳伦斯利沃莫尔国家实验室（,LLNL）,J.O.,Hallquist,博士主导开发,DYNA3D。,DYNA,系列为国际主要的,显式,非线性动力分析程序,广泛用于冲击-碰撞、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,部分,源程序在,Public Domain(,北约局域网）,发布，从此,在研究和教育机构广泛传播，被公认为是,显式,有限元程序的,鼻祖和理论先导,，,是目前,所有显式求解程序（包括,显式,板成型程序）的基础代码,发展概况,ANSYS/LS-DYNA,发展概况,1987，,Hallquist,创建,LSTC,公司,开始了,DYNA,软件商品化的过程,1990推出,LS-DYNA 900,版本，目前为950版本,1996年，,ANSYS,与,LSTC,合作推出,ANSYS/LS-DYNA5.3，,目前为5.6,ANSYS/LS-DYNA?,秉承了,ANSYS,软件的强大的前后处理功能和,DYNA3D,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、,用户数量最多,的显式有限元分析软件,发展概况,摘 要,ANSYS/LS-DYAN,发展概况,ANSYS/LS-DYAN,求解功能,ANSYS/LS-DYAN,前后处理,ANSYS/LS-DYNA,应用浏览,ANSYS/LS-DYNA,总体特点,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：结构,流体,热,先进丰富的数值处理技术,材料模式接触方式,简洁单元,ALE,算法,并行处理网格畸变处理,功能特点,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,有条件稳定，变时步增量解法,自动计算每一单元的极限时步长,不同单元构形的极限时步计算不同，通常与单元的几何尺寸和材料的声速有关,集中质量矩阵，无总体刚度矩阵，计算速度快,功能特点,先进丰富的数值处理技术,丰富的材料类型,简单适用的单元类型,多种接触及耦合方式,先进的,ALE,算法,先进的畸变网格处理技术,高效的并行计算技术,求解控制技术,功能特点,丰富的材料类型,种类：126种,模式：,弹性材料、弹塑性材料、,复合材料、蜂窝材料、丝织物,胶类物、生物肌体,炸药（燃爆性）、推进剂、,混凝土、土壤、地质、,超弹性、橡胶、泡沫,玻璃、粘性流体,刚体,自定义材料（用户子程序）,功能特点,材料相关因素,材料模式的相关因素,失效,损伤,粘性,松弛,各向异性,温度相关,应变率相关,流体动力材料可附加状态方程,功能特点,材料失效准则,主应力,等效应力,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,功能特点,单 元 类 型,实体单元,壳体单元,梁单元,杆单元,索单元,弹簧-阻尼单元,质量元,安全带,保护气囊,焊接单元,功能特点,单元特点,所有的结构单元采用,Co-Rotation,坐标系，描述有限变形,Shell,和,Solid,单元有多种算法，包括,单点积分,和,多点积分,Solid,单元中包括,拉格朗日、欧拉、任意拉格朗日-欧拉,单元,功能特点,Lagrange,/,Euler,/ALE,描述,拉格朗日（,Lagrangian,）,参考构形建立在物质坐标中,参考构形跟随物质变形（流动）,网格节点与材料点一致,功能特点,Lagrange,/,Euler,/ALE,描述,欧拉（,Eulerian,）,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,网格节点与空间点一致，与材料点分离。,功能特点,Lagrange,/,Euler,/ALE,描述,任意拉格朗日欧拉（,ALE,）,参考构形,独立于物质坐标和空间坐标,节点与材料点和空间点分离。,功能特点,接触方式,四十余种接触类型,变形体-变形体,变形体-刚体,离散点-变形体,单面,变形结构固连和失效,侵蚀，,一维滑动线(钢筋混凝土)等,三种算法,罚函数法,分配参数法,节点约束法,用户子程序,功能特点,接触类型,Automatic_general,automatic_nodes_to_surface,automatic_one_way_surface_to_surface,automatic_single_surface,automatic_surface_to_surface,airbag_single_surface,constrained_nodes_to_surface,constrained_surface_to_surface,drawbead,eroding_nodes_to_surface,eroding_surface_to_surface,eroding_single_surface,force_transducer_constraint,force_transducer_penalty,forming_nodes_to_surface,forming_one_way_surface_to_surface,forming_surface_to_surface,nodes_to_surface,one_way_surface_to_surface,surface_to_surface,rigid_nodes_to_rigid_body,rigid_body_one_way_to_rigid_body,rigid_body_two_way_to_rigid_body,single_edge,single_surface,sliding_only,sliding_only_penalty,tiebreak_nodes_to_surface,tiebreak_surface_to_surface,tied_nodes_to_surface,tied_nodes_to_,usrface,_offset,tied_shell_edge_to_surface,tied_shell_edge_to_surface_offset,tied_surface_to_surface,tied_surface_to_surface_offset,contact_interior,contact_1d,2d_sliding_only,2d_tied_sliding,2d_sliding_voids,2d_penalty_friction,2d_penalty,2d_single_surface,2d_automatic,功能特点,求解控制技术,求解精度及稳定性技术,零能模式和沙漏控制：,单点积分可引起零能模式(沙漏现象),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,人工粘性：,高速碰撞在结构内部产生应力波,压力,密度,能量,质点加速度突变,给方程求解造成困难；,求解过程控制技术,子循环,质量缩放,重启动,交互式实时图形，计算过程监视,功能特点,网格畸变处理技术,Lagrange,自适应网格（,Adaptive）,局部单元细化,细化单元与相邻原有单元依靠约束方程强制协调,功能特点,Lagrange,网格重划分（,Re-mesh）,时间步长与变形程度相关,单元数目增加,计算时间一般较长,网格畸变处理技术,ALE（Re-map),时间步长与变形程度相关,单元数目不变,积分步包括,Lagrange,和,Euler,步，在,Euler,步自动优化网格,Euler,任意程度的变形,单元数目、时间步长不变,可同时耦合流场,功能特点,非理想爆轰,功能特点,复合材料,层数无限,破坏形式,母相的开裂和压溃,增强纤维的断裂,层间破坏,拉剪,压剪,应变失效,失效准则,Tsai-,Wu,Chang-Chang,Max Strain,结构/热耦合分析,功能特点,复合材料常见类型,叠层或缠绕工艺制备的纤维 增强复合材料,代表：,飞行器、压力容器、武器装备中大 量部件,母相中铺设网状编织物增强,编,织物剪切变形的非线性特性,代表：,头盔,其它防护装置,玻璃与聚合物相间的复合材料,玻璃失效采用应变失效,代表：,飞机挡风玻璃、防弹玻璃,各向异性,弹塑性,模拟蜂窝材料（结构）,代表：,飞机、汽车座椅的缓冲材料（结构）,功能特点,LS-DYNA,流体分析功能,层流与紊流,有粘与无粘,单物质流,多物质流,流体/结构/热耦合,浇铸，水下爆炸,气泡分析，液体晃动,射流分析，冲击气流,功能特点,流体-结构耦合分析,用于描述多物质,ALE,或欧拉单元与结构或（单物质,ALE,单元 ）的相互作用,两种算法,运动约束法,罚函数法,流体功能,声场分析,不同介质及多介质的声场分析,结构与声场的耦合分析可模拟振动、噪声,求解方式：声单元（无流动）；,Euler,流体（介质流动）,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,自动建立地面单元（刚体）,日用消费品,电子产品,罐装产品,集装箱,模块,薄板成型模块,（,DYANFORM）,提供,准确,的模拟结果,LS-DYNA,是显式求解的开创者和理论基础,具备完整的,工艺概念,影响冲压工艺的因素共有60余个,DYNAFORM,囊括了所有有限元能够模拟的因素,工艺化的分析过程,克服板成形分析软件走向工程应用前期的主要障碍,以冲压工艺为线索对板成形过程进行定义,为,模具设计工程师,开发的分析软件,模块,板成型分析的几个要素,可靠的,IGES,接口，读入,CAD,软件中设计的复杂曲面,单元法向偏移技术，,快速由凸/凹模模型生成凹/凸模模型,简单的参数定义:模具运动曲线;板料应力应变曲线,方便快速生成拉延筋；程序自动预报拉延力,拉延模拟过程中对板料局部细分单元（,adaptive),成形极限图（,FLD）,表征板料的成形性能,多工序加工,板料预弯,切边,回弹,DYNAFORM,隐式求解与显式求解优势互补,隐 式 求 解(,ANSYS/,隐式,),特点：隐式时间积分、时间步长可不受限制,优势：求解静态、准静态、长时,慢速动态问题,显 式 求 解(,ANSYS/,显式,(,LS-DYNA),),特点：显式时间积分、时间步长受限制（有条件收敛）,优势：求解大变形,高速,动态、,复杂接触,、,高度非线性,动力问题,显 式-隐 式-显 式 求 解,特点：,ANSYS,可在隐式和显式分析技术之间,任意切换,优势：二者互补，如冲压件的预应力、加工过程、回弹分析,ANSYS/LS-DYNA,摘 要,ANSYS/LS-DYAN,发展概况,ANSYS/LS-DYAN,求解功能,ANSYS/LS-DYAN,前后处理,ANSYS/LS-DYNA,应用浏览,实体建模,ANSYS,体元：,点、线孤、圆、矩形、块、,球、锥、柱、环等,布尔运算：将搭好的体元,雕刻,成你想,要的实体模型，典型布尔,运算有：加、减、粘、切、,叠等,实体建模,高级操作：,样条,：拟合给定的一系列点或位置生成一条曲线,蒙皮,：拟合给定的一系列曲线生成一个曲面,拖拉,：延着给定的路径拖拉一点、线或面生成一线、面或体,旋转,：一点、线、面绕着指定轴旋转生成一线、面、体,延长,：将曲线的一端在其切线方向向外伸长,拷贝,、移动和镜面拷贝,倒角,：线倒角、面倒角,实体建模,智能网格划分,多种分网算法，可设定,10,个级别的网格密度,网格划分,映射网格划分,（多种划分方式：任意多边形、任意多面体；可一一对应、也可不一一对应）,网格划分,复杂几何体自由拖拉生成规整网格,(,SWEEP),网格划分,局部细化,二维细化（无三角形过渡单元）,三维细化,网格划分,后处理,多种动画显示,3,D,文字注解图形处理,各种结果量的等值图,各种结果量的向量图,粒子轨迹图,直接在模型上查询任何结果,多窗口局部放大,BMP、TIFF、PS、HPGL、,VRML,JEPG,WMF、EMF,等多种图形输出格式,结果数据的详细列表,结果数据排序,结果数据计算与组合,数据处理,后处理工具:,后处理,摘 要,ANSYS/LS-DYAN,发展概况,ANSYS/LS-DYAN,求解功能,ANSYS/LS-DYAN,前后处理,ANSYS/LS-DYNA,应用浏览,汽车,气囊,碰撞,乘员安全,零部件加工,电子,跌落分析,包装设计,电子封装,热分析,制造业,锻压,成形,铸造,切割,液体晃动,完井射孔,事故分析,管道抗冲击设计,输油管道冲击,爆炸熔割（射流）,海上平台设计,石油,地震分析,混凝土结构,爆破作业,气弹颤振,工程结构,军工,内弹道、终点弹道,装甲与反装甲,弹头的动能及化学能,武器设计,爆炸或震动波的传播,侵彻,空中、油中和水下爆炸,核废物装运,瞬态动力冲击,分离过程模拟,声振耦合,鸟 撞,叶片包容,碰撞分析,冲击、爆炸、点火,空间废墟碰撞,气弹颤振,航空航天,工程应用,工 程 应 用,