LS-DYNA精编教材.doc

LS-DYNA软件 1.1 LS-DYNA 简介 LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型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。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。 由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列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。1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA。LS-DYNA的必威体育精装版版本是2004年8月推出的970版。 1.1.1 LS-DYNA功能特点 LS-DYNA程序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）程序。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）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。LS-DYNA功能特点如下： 1.分析能力： 非线性动力学分析 多刚体动力学分析 准静态分析（钣金成型等） 热分析 结构-热耦合分析 流体分析： 欧拉方式 任意拉格郎日-欧拉（ALE） 流体-结构相互作用 不可压缩流体CFD分析 有限元-多刚体动力学耦合分析 （MADYMO，CAL3D） 水下冲击 失效分析 裂纹扩展分析 实时声场分析 设计优化 隐式回弹 多物理场耦合分析 自适应网格重划 并行处理（SMP和MPP） 2.材料模式库(140多种) 金属 塑料 玻璃 泡沫 编制品 橡胶（人造橡胶） 蜂窝材料 复合材料 混凝土和土壤 炸药 推进剂 粘性流体 用户自定义材料 3.单元库 体单元 薄/厚壳单元 梁单元 焊接单元 离散单元 束和索单元 安全带单元 节点质量单元 SPH单元 4.接触方式(50多种) 柔体对柔体接触 柔体对刚体接触 刚体对刚体接触 边-边接触 侵蚀接触 充气模型 约束面 刚墙面 拉延筋 5.汽车行业的专门功能 安全带 滑环 预紧器 牵引器 传感器 加速计 气囊 混合III型假人模型 6.初始条件、载荷和约束功能 初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）； 高能炸药起爆； 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、焊接（点焊、对焊、角焊）； 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。 7.自适应网格剖分功能 自动剖分网格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。 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。 8 ALE和Euler列式 ALE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。在LS-DYNA程序中ALE和Euler列式有以下功能： 多物质的Euler单元，可达20种材料； 若干种Smoothing算法选项； 一阶和二阶精度的输运算法； 空白材料； Euler边界条件：滑动或附着条件； 声学压力算法； 与Lagrange列式的薄壳单元、实体单元和梁单元的自动耦合。 9.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，最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，它可以用于研究很大的不规则结构。 SPH算法适用于超高速碰撞、靶板贯穿等过程的计算模拟。 10.边界元法 LS-DYNA程序采用边界元法BEM（Boundary Element Method）求解流体绕刚体或变形体的稳态或瞬态流动，该算法限于非粘性和不可压缩的附着流动。 11.隐式求解 用于非线性结构