LS-DYNA 結構分析模擬軟體

LS-DYNA有限元素法結構模擬分析軟體

LS-DYNA®是功能齊全的幾何非線性 (大位移、大轉動和大應變)、材料非線性(近300種)材料模型和接觸非線性(近80種)軟體。它以Lagrange演算法為主,兼有ALE和Euler演算法;以顯式求解為主,兼有隱式求解功能;以結構分析為主,兼有熱分析、流體- 結構耦合功能;以非線性動力分析為主,兼有靜力分析功能(如動力分析前的預應力計算和薄板衝壓成型後的回彈計算);LS-DYNA是最先進的通用非線性有限元程式,它能夠類比真實世界中的複雜問題。LSTC軟體技術公司的目標是通過LS-DYNA來提供無縫地解決“多物理”、“多進程”、“多階段”、“多尺度”問題的方法。


LS-DYNA可實現在最終產品原型建立之前確定產品的性能,這對縮短產品上市時間,降低研究開發費用起了關鍵作用。利用LS-DYNA開展研究可以支援既有超優使用性能又十分穩健可靠的產品的設計。LS-DYNA套裝軟體自帶免費的
LS-PrePost前處理和後處理工具。LS-PrePost用於生成輸入檔和數值結果的視覺化。另外,用於優化設計的軟體LS-OPT也與LS-DYNA一起提供。因為擁有多學科模擬分析的能力,LS-DYNA可以顯著地提高創新產品開發的潛能。這些LS-DYNA優點可顯著地降低產品開發成本。所有上述軟體作為一個整體提供。LS-DYNA沒有專門被分成不同應用模組,它可使不同學科結合分析而沒有任何限制。

LS-DYNA背景:

Dr. John O. Hallquist是美國工程院院士、LSTC創始人和總裁。1974年,于 Michigan Technological University獲得博士學位後,Hallquist博士進入Lawrence Livermore 國家實驗室,承擔DYNA的研發工作。對顯式有限元方法做了一系列開創性工作,特別是成功地解決了接觸處理問題之後,DYNA軟體開始被廣泛傳播並應用。1987年,Hallquist博士創立了Livermore Software Technology Corporation (LSTC公司),並推出了DYNA的商業化版本LS-DYNA®。秉承“一個軟體,多種應用(One code, multi-physics)” 的理念,成功地將隱式計算,及許多其它功能引入LS-DYNA。現在,LS-DYNA已經在汽車碰撞,製造,模具成形,航空,生物工程等許多領域得到廣泛應用。基於他對以DYNA和之後的LS-DYNA®為代表的顯式有限元方法所做的傑出貢獻,他在2007年當選為美國國家工程院院士。

LSTC自創建以來,已先後推出LS-DYNA,
LS-PrePost LS-OPT,LS-TASC等系列軟體。LS-DYNA在結構非線性動力學的許多複雜應用中已成為最常用的應用程式。由於LS-DYNA在新領域的不斷創新及拓展,它的使用量正在迅速增長。LS-DYNA不斷創新發展的驅動力來自於與世界各國頂尖高校的合作以及滿足廣大客戶群的需求。

LS-DYNA功能:

LS-DYNA包含以下分析功能:非線性動力學,剛體動力學,靜力學模擬,模態分析,線性靜力學,熱傳導分析,流體分析(歐拉計算,任意拉格朗日及歐拉計算,流體和結構的相互影響) , 多剛體動力學的耦合(MADYMO®, CAL3D®),水下衝擊 ,失效分析,裂紋擴展,聲學,優化設計,隱式求解板料回彈,多種物理過程的耦合,結構-溫度的耦合,有限元網格自動細分,光滑粒子的靜水動力學,無網格計算等。

LS-DYNA 擁有超強接觸演算法,能有效處理可變形物體之間的接觸,可變形物體和剛體之間的接觸,剛體和剛體的接觸,邊-邊接觸,腐蝕接觸,連接表面,剛性牆,拉延筋。並在汽車領域中提供了一些特殊功能:安全帶,滑環,預緊力器,回收器,感應器,加速度儀,汽車安全囊,混合III 型假人模型,充氣模型。並有各種各樣的材料模型。

乘員安全

百萬單元模型

賽車

安全氣囊展開

LS-DYNA提供了近300種金屬和非金屬的材料模型,其中許多模型擁有失效準則。常用到的材料包括:金屬,塑膠,粘彈性,粘彈塑性,玻璃,泡沫材料,織物,彈性體和橡膠,蜂窩,複合材料,混凝土和泥土,炸藥,粘性流體,生物醫學用材料模型,使用者自訂材料。

LS-DYNA擁有大量的單元庫,包括非完全積分單元和全積分單元。LS-DYNA中低階有限元單元具有準確性、有效性和穩健性。對於非完全積分的殼單元和實體單元,零能模式可以通過粘度或剛度方式的沙漏形式來控制。單元清單包括:不同的實體單元,8節點厚殼單元,不同的3節點和4節點殼單元,梁單元,焊點,離散的零長度梁,杆和纜索單元,節點品質單元,彈簧單元,阻在品單元,任意拉格朗日歐拉單元,歐拉單元,無網格伽遼金,SPH單元,2-D分析單元,使用者自訂單元。

LS-DYNA的分析功能包括:

  • Full 2D & 3D capabilities
  • Nonlinear dynamics
  • Rigid body dynamics
  • Quasi-static simulations
  • Normal modes
  • Linear statics
  • Thermal analysis
  • Fluid analysis
  • Eulerian capabilities
  • ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian)
  • FSI (Fluid-Structure Interaction)
  • Navier-Stokes fluids
  • Compressible fluid solver, CESE (Conservation Element & Solution Element)
  • FEM-rigid multi-body dynamics coupling (MADYMO, Cal3D)
  • Underwater shock
  • Failure analysis
  • Crack propagation
  • Real-time acoustics
  • Implicit springback
  • Multi-physics coupling
  • Structural-thermal coupling
  • Adaptive remeshing
  • SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
  • EFG (Element Free Galerkin)
  • Radiation transport
  • EM (Electromagnetism)

LS-DYNA主要應用領域:

擁有超強功能的LS-DYNA可以應用於許多不同的領域。一些常用的應用領域如下:
  • 汽車、火車和輪船的耐撞性模擬
  • 飛機緊急降落
  • 乘員安全分析
  • 行人保護分析
  • 汽車零部件製造
  • 金屬成形、泡沫材料
  • 彈性體和橡膠
  • 蜂窩結構
  • 金屬切削
  • 玻璃成形
  • 生物醫學應用
  • 穩定性/失效分析
  • 跌落測試
  • 地震工程
  • 鳥撞擊
  • 複合材料
  • 混凝土和泥土
  • 炸藥、穿甲
  • 發動機葉片包容性分析
  • 粘性流體
  • 塑膠、模具及吹塑成型
  • 爆破載荷
  • 電焊、鉚接和螺栓結構
  • 船運集裝箱
  • 罐頭和容器設計
  • 生物醫學材料
  • 用戶自訂材料

LS-DYNA 求解器:

LS-DYNA包含顯式和隱式求解器,並支援各種Unix®,Linux®和Windows®系統。LSTC提供單精確度和雙精度兩種可執行檔。前者多用於顯式分析以提供更好的速度。後者適用于隱式求解以提高數值精度。

LSTC致力於實現演算法的平行計算,以提高執行效率。LS-DYNA充分利用當前的多核CPU技術,支援並不斷優化其共用式求解器SMP和其分散式求解器MPP這兩種並行格式。

LS- DYNA/SMP版本只在單節點上運行,使用標準的OpenMP平行作業。LS-DYNA/MPP版本可在單節點和多節點兩種硬體環境下運行。LS-DYNA/MPP版本使用MPI在節點件傳遞資訊,以實現運行的高效率。對平行計算的不斷優化,使得LS-DYNA/MPP可維持較高的加速比到數百個CPU。LS-DYNA/HYBIRD結合了SMP和MPP兩種技術,進一步擴展加速比到數千個內核。

LS-DYNA在各種電腦平臺上資料登錄和輸出格式統一。上述三種類型的並行可執行檔使用完全相同的資料格式。因此,使用者可以根據現有的計算資源靈活地選擇最合適的可執行檔。



板料成形

電磁

生物

LS-DYNA 模組介紹及應用案例:

 

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