弹道分析软件_5分钟读懂显式有限元分析工具Ansys LS-DYNA

1997年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包,称为LS-DYNA。2001年5月推出960版,它在950版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块,并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能,从2001年到2003年初LSTC公司不断完善960版的新功能,2003年3月正式发布970版。

冲破樊篱——Multiphysics, One Code, one Model

2008-2011年期间,隐式功能可以使用大规模并行计算,至此,LS-DYNA嵌入可扩展的隐式求解器。LS-DYNA隐式和显式算法可以使用相同的单元和材料进行建模,因此可以使用一个模型进行静力学和动力学分析。分析中,隐式和显式可以无缝切换,提升了仿真的应用水平。该求解器具备隐式线性和非线性算法,可以解决静力问题和动力学问题。

除了隐式解决方案的进展之外,现在还有许多其他新的功能。2012-2013年期间发布LS-DYNA R7.0,在LS-DYNA R7.0版本新增三个求解器,EM,CESE和ICFD,以及用于支持后两个求解器的体 格生成器,完成了多物理耦合的完整解决方案。

近年来,LSTC研发团队也从几十人发展到了一百多人,推出了从R8~R12版本,几乎每年推出一个新版本。在隐式计算、S-ALE流固耦合计算、DEM离散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG无 格法、ICFD不可压缩流体及流固耦合计算、CESE高速可压缩流体计算、电磁场(EM)计算、Peri-Dynamic算法等领域,尤其有快速的进步与发展。以下列举的,是部分LS-DYNA支持的不同分析类型和方法:任意拉格朗日欧拉方法

不可压缩流体动力学

守恒元/求解可压缩流体

离散单元法

电磁学

SPG无 格伽辽金方法

S-ALE流固耦合

隐式仿真

NVH分析

SPH粒子法

热传导

近场动力学

S-ALE求解器与ALE完全相同,但S-ALE在实现上是独立于ALE而全新开发的, 格的简单与单一性也使得程序变得简洁与易维护,简洁的程序又反过来提高了运行的效率。

LS-DYNA频域分析(FDA)模块用于工程仿真和分析中进行频域模拟。它为客户关注的行业,提供振动、噪音和结构耐久性的解决方案,例如车辆的NVH(噪音,振动和平顺度)以及金属结构和部件的耐久性,这种分析对于车辆和其他结构的舒适性,安全性和完整性至关重要。

SPH法,作为一种无 格拉格朗日的粒子方法,有着它自身的优点。作为无 格方法,它可以自然处理极端变形,移动边界,自由表面和可变形边界。作为拉格朗日方法,物质点的物理变量随时间的变化可无需特殊处理而被轻易提取;自由表面和移动边界,以及物质界面的边界条件也自然满足。作为粒子方法,它可以自然地运用接触算法来处理流体和固体间的相互作用。

SPG无 格方法是基于直接点积分(Direct Nodal Integration)的迦辽金算法。直接点积分的不稳定性问题在SPG方法中用光滑位移理论(Displacement Smoothing Theory)进行了处理,这使得该方法稳定性好、精度高。相比于传统高斯积分的无 格法,其效率又因为直接点积分得到了一定的提升。

不可压缩流的计算模块(ICFD Solver),一开始就被设计为一个可以提供准确性,以及具有可扩展性的流体力学及多物理求解器,同时,可以简单地与LS-DYNA其他物理模块整合起来。ICFD持续的发展重心放在了与新模块整合、耦合算法的改良、计算效率的增进、以及考虑到非计算流体力学或固体力学背景的使用者,其耦合计算时,步骤也非常简单。

可压缩流的计算模块(CESE Solver),该模块采用的是计算流体力学中一种新的数值计算方法,即守恒元/解元(CE/SE)方法,也称时-空守恒格式。该方法与传统计算方法相比有许多独特的优点。该方法采用了一种简单而有效的激波捕捉技术,不像许多传统方法那样需要求解黎曼问题。它把流体守恒变量及其空间偏导数都作为变量来同时进行求解,从而使其比同类格式的计算精度更高。

电磁场计算模块(EM Solver),该模块求解的是涡电流(诱导-扩散)逼近下的麦克斯韦方程组,它主要适用于当电磁波在空气或真空中的传播可以看作是在瞬间完成的,进而波的传播过程无需求解的情形。该EM模块已与固体结构分析程序及固体传热程序进行了耦合。在电磁场的求解过程中,它对导体采用的是有限元方法(FEM),而对周围的空气及绝缘体采用的则使用边界元方法(BEM)。

键型近场动力学(Bond-Based Peridynamics),是最近十几年兴起的,模拟脆性材料裂纹扩展和结构破坏行为的新型非局部理论。针对传统键型近场动力学的局限性,例如特殊的位移边界条件施加方法和均匀 格要求,LS-DYNA利用非连续伽辽金理论构建了针对键型近场动力学的虚功控制方程,在有限元法的框架内实现了该理论。该方法在汽车挡风玻璃、水泥构件、脆性塑料构件的破坏模拟中得到广泛应用。

Ansys与LSTC

Ansys与LSTC已是多年的合作伙伴。1996年首次发布Ansys LS-DYNA,2013年LS-DYNA与Ansys Workbench集成,工程师使用熟悉的Workbench用户界面就能轻松开展LS-DYNA仿真。Ansys Workbench与LS-DYNA的结合帮助显式动力学仿真得到扩展,超越了某个专业领域龙头的范畴。同时,开展多物理场仿真所需的计算资源成本更低,使得LS-DYNA的可扩展性能够应用到自由度越来越高的模型上。

LS-DYNA与Ansys Workbench的深入集成,将有助于优化多物理场产品设计和研发工作流程,以便充分利用电气化、自动驾驶汽车和5G等颠覆性技术,因为这些技术将继续从汽车、航空航天和通讯行业向外扩展,几乎进入到各个行业。更大规模、更复杂的问题需要速度更快、更易获取的解决方案,而这正是Ansys收购LSTC后为客户所能提供的解决方案。Ansys收购LSTC后,双方的客户都期望实现更深入的技术集成。随着Ansys进一步将LS-DYNA集成到Workbench中,客户可以确保他们将处于公司决策流程的核心位置。

相关案例:

为保持计算机硬件制造商的领先地位,IBM将持续改进产品性能和使用寿命。该公司的高端服务器可以获得高昂的利润,但前提是硬件必须能满足严苛的环境需求并确保出色的可靠性。IBM借助Ansys Mechanical和Ansys LS-DYNA整体方案来确保其系统设计的完整性。

弹道分析软件_5分钟读懂显式有限元分析工具Ansys LS-DYNA

相关资料:

相关资源:数囊生鲜配送管理系统_单机版.rar-管理软件文档类资源-CSDN文库

声明:本站部分文章及图片源自用户投稿,如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢!

上一篇 2020年11月15日
下一篇 2020年11月15日

相关推荐