服务项目

LS-DYNA软件
LS-DYNA 是通用显式非线性有限元分析程序,能够模拟各种复杂问题,适合求解各种二维、三维非线性结构的碰撞、金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被认为是一款很好的分析软件包。与实验的很多次对比也证实了其计算的可靠性。
LS-DYNA是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(140多种材料动态模型)和接触非线性(50多种)软件。它以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法;以显式求解为主,兼有隐式求解功能;以结构分析为主,兼有热分析、流体-结构耦合功能;以非线性动力分析为主,兼有静力分析功能(如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算);是通用的结构分析非线性有限元程序。
功能介绍+
状态方程:
在LS-DYNA的材料模型中有较多的材料可通过状态方程来描述。常规条件下的结构材料,一般不使用状态方程,但对于高速(100m/s)、高压(6-10Gpa)碰撞下的结构材料、流体、物质燃烧等有化学反应的过程都采用状态方程来描述,状态方程仅仅描述材料的体积变形行为:
p=f(v, r, E, T)
p:压力 v:相对体积 r:密度 E:内能 T:温度
LS-DYNA有14种状态方程,可以处理各种非常复杂的物理现象和材料特性,常用的状态方程如下:
*eos_linear_polynomial(线性多项式)
*eos_gruneisen(结构材料)
*eos_ignition_and_growth_of_reaction_in_he(推进剂燃烧)
*eos_tabulated(列表方式)
材料模型:
VPG/LS-DYNA程序目前有140多种金属和非金属材料模型可供选择,如弹性、弹塑性、超弹性、泡沫、玻璃、地质、土壤、混凝土、流体、复合材料、及起爆燃烧、刚性及用户自定义材料,并可考虑材料失效、损伤、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等性质。
不同材料有不同的基本特性、适用的单元也不同,同时材料可以考虑如应变率效应、失效、状态方程和热分析能力等特性。
接触分析功能:
VPG/LS-DYNA程序的全自动接触分析功能易于使用,功能强大。现有40多种接触类型可以求解下列接触问题:变形体对变形体的接触、变形体对刚体的接触、刚体对刚体的接触、板壳结构的单面接触(屈曲分析)、与刚性墙接触、表面与表面的固连、节点与表面的固连、壳边与壳面的固连、流体与固体的界面等,并可考虑接触表面的静动力摩擦(库伦摩擦、粘性摩擦和用户自定义摩擦模型)、热传导和固连失效等。这种技术成功地用于整车碰撞研究、乘员与柔性气囊分析、薄板与冲头和模具接触的金属成形等。此外程序采用材料失效和侵蚀接触(eroding contact)可以进行高速弹丸对靶板的穿甲模拟计算。
SPH算法:
SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)光顺质点流体动力算法是一种无网格Lagrange算法,较早用于模拟天体物理问题,后来发现解决其它物理问题也是非常有用的工具,如连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。SPH算法可以解决许多常用算法解决不了的问题,是一种非常简单方便的解决动力学问题的研究方法。由于它是无网格的,可以用于研究很大的不规则结构。
SPH法的计算原理是,用一组具有流速的运动质点来表示物质,每一个SPH质点代表一个已知物理性质的插值点,用规则的内插函数计算全部质点可以得到整个问题的解。
SPH求解器是LS-DYNA的求解器之一,大部分VPG/LS-DYNA功能(初始速度、接触、刚性面)均可以通过关键字调用SPH粒子。
SPH算法适用于高速碰撞、靶板贯穿等过程的计算模拟。
ALE和Euler列式:
LS-DYNA程序具有Lagrange列式和Euler列式,Lagrange列式的单元网格附着在材料上,随着材料的流动而产生单元网格的变形。但是在结构变形过于巨大时,有可能使有限元网格造成严重畸变,引起数值计算的困难,甚至程序终止运算。
LE列式和Euler列式可以克服单元严重畸变引起的数值计算困难,并实现流体-固体耦合的动态分析。ALE列式先执行一个或几个Lagrange时步计算,此时单元网格随材料流动而产生变形,然后执行ALE时步计算:(1)保持变形后的物体边界条件,对内部单元进行重分网格,网格的拓扑关系保持不变,称为Smooth Step;(2)将变形网格中的单元变量(密度、应力张量等)和节点速度矢量输运到重分后的新网格中,称为Advection Step。用户可以选择ALE时步的开始和终止时间,以及其频率。Euler列式则是材料在一个固定的网格中流动,在LS-DYNA中只要将有关实体单元标志Euler算法,并选择输运(advection)算法。LS-DYNA还可将Euler网格与全Lagrange有限元网格方便地耦合,以处理流体与结构在各种复杂载荷条件下的相互作用问题。
自适应网格剖分:
自适应网格剖分技术通常用于薄板冲压变形模拟、薄壁结构受压屈曲、三维锻压问题等大变形情况,使弯曲变形严重的区域皱纹更加清晰准确。
用户可指定采用自适应网格剖分的壳单元组(part),当某单元与相邻单元之间倾斜角度超过某一控制值(用户给定)时,该单元将自动剖分。用户还可以限定较大细分级别,1、2、3、4级细分分别将一个单元重分成1、4、16、64个单元。
对于三维锻压问题,LS-DYNA主要有两种方法:自适应网格剖分和任意拉格朗日-欧拉网格(ALE)网格进行Rezoning,三维自适应网格剖分采用的是四面体单元。自动剖分网格技术除了细化单元外,LS-DYNA还可以进行自动剖分网格粗化,有时由于成形过程采用了网格自动细化技术,单元数成倍增加,在进行回弹等隐式计算前,需进行有限的粗化。
初始条件、载荷和约束:
初始速度、初应力、初应变、初始动量(模拟脉冲载荷);
节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷;
循环约束、对称约束(带失效)、无反射边界;
给定节点运动(速度、加速度或位移)、节点约束;
铆接;
二个刚性体之间的连接-球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接;
位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连;
带失效的节点固连
多功能控制选项:
多种控制选项和用户子程序使得用户在定义和分析问题时有选择的空间。
输入文件可分成多个子文件;
用户自定义子程序;
二维问题可以人工控制交互式或自动重分网格(REZONE);
重启动;
数据库输出控制;
交互式实时图形显示;
开关控制-可监视计算过程的状态;
对32位计算机可进行双精度分析。