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1.概述
LS-DYNA 是著名的通用顯式非線性有限元分析程序，能夠模擬真實世界的各種復雜問題，特別適合求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的碰撞、金屬成型等非線性動力沖擊問題，同時可以求解傳熱、流體及流固耦合問題。在工程應用領(lǐng)域被廣泛認可為優(yōu)秀的分析軟件包。與實驗的無數(shù)次對比證實了其計算的可靠性。
LS-DYNA是功能齊全的幾何非線性（大位移、大轉(zhuǎn)動和大應變）、材料非線性（140多種材料動態(tài)模型）和接觸非線性（50多種）軟件。它以Lagrange算法為主，兼有ALE和Euler算法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能；以結(jié)構(gòu)分析為主，兼有熱分析、流體-結(jié)構(gòu)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沖壓成型后的回彈計算）;是通用的結(jié)構(gòu)分析非線性有限元程序。
LS-DYNA應用程序包括
· 爆炸/穿透
· 鳥撞
· 耐撞性/安全氣囊模擬
· 斷裂
· 飛濺/滑水/晃動
· 不可壓縮和可壓縮流體
· 沖壓/成形/拉伸/鍛造
· 生物醫(yī)學和醫(yī)療設備模擬
· 所有形式的跌落試驗
· 撞擊
· 產(chǎn)品誤用/嚴重裝載
· 產(chǎn)品失效/破碎
· 機構(gòu)中的大塑性
· 體育器材設計
· 加工/切割/繪圖等制造工藝
· 車輛碰撞與乘員安全
2 功能特點
LS-DYNA具備大量模擬極端變形問題的功能。工程師可以處理涉及材料失效的模擬，并觀察失效如何通過零件或系統(tǒng)進行。大量零件或曲面相互作用的模型也很容易處理，復雜行為之間的相互作用和載荷傳遞也能精確建模。使用具有更多CPU核的計算機可以大大縮短解決時間。
LS-DYNA單元、接觸算法、材料模型和其他控件可用于模擬復雜模型，控制問題的所有細節(jié)。
· 隱式和顯式求解器
· 頻域分析
· 不可壓縮流體的ICFD
· 電磁求解器
· 多物理求解器
· 粒子方法
· 接觸–線性和非線性
· 自適應網(wǎng)格
· 無網(wǎng)格的SPH
· 無網(wǎng)格的ALE
· 高級計算機輔助工程
· 輔助工具
· 輔助工具/LTS模型
3.LS-DYNA 的應用案例
? LS-DYNA在航空航天領(lǐng)域的應用
LS-DYNA在模擬高速沖擊、射流和爆炸等問題方面提供了高效、精確的解決方案。通常，飛機機身有大量的連接，如鉚接、焊接、粘結(jié)等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的處理是總體分析中極為重要但又難以處理的問題，LS-DYNA為機身在振動、沖擊等作用下的動力分析提供了有效的手段。一方面，軟件本身提供了鉚接、焊接（焊縫、點焊）、粘結(jié)等各種功能；另一方面顯式求解方法在振動等瞬態(tài)分析中容易處理連接、接觸等因素。LS-DYNA提供的ALE和SPH算法非常適合進行高速沖擊的研究。大型的本構(gòu)方程庫、相關(guān)的非線性材料、復合材料以及相應的失效模式等多個選項構(gòu)成了許多航空航天領(lǐng)域有限元模擬必需的元素。這些特性可以用于飛機事故模擬、優(yōu)化飛機和渦輪葉片的設計、鳥撞分析、火箭分離過程模擬等。
· 鳥撞分析 飛機迫降 火箭分離
· 降落傘的模擬：
? LS-DYNA在汽車行業(yè)的應用
對于許多汽車公司來說，了解汽車復雜系統(tǒng)在變形期間的變形機理是必要的。通常，碰撞數(shù)字模擬與物理測試相比，該軟件能夠研究更多的碰撞過程，能夠根據(jù)法規(guī)和用戶測試方法進行仿真模擬以提高汽車性能，通過計算機模擬減少物理試驗次數(shù)，大大節(jié)約汽車設計成本。對于碰撞模擬中的高度非線性，LS-DYNA提供多種方法保證其計算的穩(wěn)定性，例如：Adaptive Meshing， Re-mesh，ALE，SPH等。另外，LS-DYNA包含了許多汽車行業(yè)的專門功能，例如：點焊、氣囊、安全帶模型、卷收器、預緊器、傳感器、加速度計以及假人和壁障的材料模型等。汽車領(lǐng)域除了大位移、大旋轉(zhuǎn)、大應變、接觸碰撞等問題進行精確的模擬，LS-DYNA還能模擬汽車設計過程中的動、靜載荷分析，例如：車頂擠壓、翻滾、過載以及確定疲勞分析的載荷分布等。
· 在整車分析中的應用
使用LS-DYNA可以完成法規(guī)要求正面碰碰、側(cè)面碰撞模擬。
· 在行人保護和鞭打試驗中的應用
另外，使用LS-DYNA可以進行行人保護、鞭打試驗等安全法規(guī)的模擬。
· 在結(jié)構(gòu)分析中的應用
進行行李箱沖壓座椅、側(cè)門強度、覆蓋件Slam分析。
· 在結(jié)構(gòu)靜強度分析中的應用
側(cè)門下掉強度分析、頂蓋抗凹分析。
? LS-DYNA在約束系統(tǒng)行業(yè)的應用
汽車行業(yè)的發(fā)展日新月異，安全性能已經(jīng)逐漸成為廣大車主購車時考慮的主要因素。汽車約束系統(tǒng)作為與駕駛員和乘客直接接觸的部件，對汽車的安全性能有重大的影響。由于汽車約束系統(tǒng)作用時間較短，通常在幾十毫秒內(nèi)完成動作（安全帶的預緊、氣囊的起爆）、需要通過多次試驗完成約束系統(tǒng)的設計和優(yōu)化。LS-DYNA專門為汽車約束系統(tǒng)開發(fā)了單元庫、算法、為汽車約束系統(tǒng)提供了完整的解決方案。使用LS-DYNA進行約束系統(tǒng)地開發(fā)可以大幅減少試驗次數(shù)以降低成本。
· 安全帶的開發(fā)
能準確地模擬安全帶系統(tǒng)地動作；
可以準確評估安全帶系統(tǒng)對假人傷害的影響；
LS-Dyna安全帶系統(tǒng)多個控制參數(shù)可以由用戶進行選擇，提高了軟件開放度。
· ALE 方法
可以準確地模擬氣囊展開過程
使用流固耦合的算法
計算速度太慢
· ?CPM法
使用微小粒子模擬充入氣袋的空氣；
可以準確模擬氣袋展開的過程；
計算速度較ALE快很多；
? LS-DYNA在電子行業(yè)中的應用
隨著技術(shù)進步，對消費類電子產(chǎn)品或軍用電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求進一步提高，電子產(chǎn)品在運輸、裝卸和使用過程中，都可能承受沖擊、碰撞。因此產(chǎn)品的抗跌落、沖擊性能是設計中必須關(guān)注的重要問題。通常行業(yè)標準或軍用標準規(guī)定了例行的產(chǎn)品試驗，測定產(chǎn)品的抗跌落、沖擊要求，但現(xiàn)代仿真技術(shù)已經(jīng)可以在產(chǎn)品設計階段的虛擬環(huán)境中進行抗跌落、抗沖擊性能的評估，并進行可能的結(jié)構(gòu)改進。此外，虛擬仿真將比物理試驗更具有理性和創(chuàng)造性。跌落過程的物理測試得到的物理量是相當有限的，無法獲得空間、時間上的連續(xù)結(jié)果。這些分散的結(jié)果不可能完整體現(xiàn)跌落時結(jié)構(gòu)響應過程和結(jié)構(gòu)振動、變形、破壞的機理，通常難以直接用于指導產(chǎn)品設計。因此，物理試驗通常在整個產(chǎn)品研制過程的最后階段，往往僅用于評判產(chǎn)品是否能夠通過行業(yè)規(guī)定的測試標準。
LS-DYNA提供了完善的材料庫，可以準確地模擬電子產(chǎn)品和電子產(chǎn)品包裝的材料特性；
· 塑料制件*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY
· u紙箱材料：*MAT_ELASTIC
· u剛體材料：*MAT_RIGID
?LS-DYNA提供了多種連接方式，可以準確地模擬各種連接關(guān)系；
· 點焊
· 縫焊
· 膠粘
· 螺栓和螺釘連接
· 各種鉸接(運動副) 鉚接
· 卡槽連接
LS-DYNA可以方便地模擬各種試驗條件
· 包裝設計
電子產(chǎn)品的包裝如果設計不當，在測試、運輸和裝卸過程中結(jié)構(gòu)可能發(fā)生損傷。在工業(yè)發(fā)達國家，傳統(tǒng)的跌落實驗越來越多地由計算機仿真技術(shù)完成，極大提高了企業(yè)研發(fā)能力和產(chǎn)品競爭力，降低了成本。
LS-DYNA可以提供常見包裝的材料本構(gòu)。
· 沖擊分析
? LS-DYNA在機車行業(yè)的應用
“安全”是鐵路運輸永恒的主題,根據(jù)世界各國鐵路嚴重傷亡事故調(diào)查資料介紹由于碰撞時車體產(chǎn)生塑性變形大破壞是導致乘員傷亡的一個主要原因。為此，提高列車主動安全保護以盡可能避免碰撞事故發(fā)生的同時,進一步改進車輛自身結(jié)構(gòu),使其在碰撞事故發(fā)生時造成的損失降到最小,對提高列車運營安全性具有重要意義。要實現(xiàn)車輛結(jié)構(gòu)被動安全保護,對車體結(jié)構(gòu)提出了“耐撞性”這一新的要求。由于機車碰撞試驗成本太高，試驗條件太復雜，如機車重量太重很難進行試驗，如機車脫軌在試驗室很難模擬，等因素影響，使用LS-DYNA進行CAE分析機車車體耐撞性可以有效地提高機車地安全性能。
· 使用LS-DYNA進行機車碰撞分析
· 機車吸能機構(gòu)吸能分析
機車吸能機構(gòu)吸能碰撞能量的多少對機車耐撞性有很大的影響；
采用刨銷式吸能分析
· 機車碰撞分析
頭車碰撞剛性墻；
兩頭車對碰撞；
4.新增功能（Ansys LS-DYNA 2021 R2）
ANSYS LS-DYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平臺下新的使用環(huán)境，包括前處理模塊、求解模塊、后處理模塊。該軟件具有很廣泛的分析功能，可模擬許多二、三維結(jié)構(gòu)的物理特性。
Ansys LS-DYNA 2021 R2版本對LS-DYNA求解器進行了多種增強，如等幾何分析（IGA）、高級材料、SPG和復雜多重物理。新LS-DYNA技術(shù)與Ansys Mechanical work的集成也在本版本中繼續(xù)進行，各種新技術(shù)如光滑粒子流體動力學（SPH）、任意拉格朗日-歐拉（ALE）和LS-DYNA的隱式-顯式解決方案已經(jīng)集成。
2021 R2還通過向高性能計算ARM和Ansys Cloud添加對Ansys LS-DYNA的支持，使用戶能夠克服硬件容量限制。
? Ansys LS-DYNA中令人激動的新特性
LS-DYNA求解器繼續(xù)在許多領(lǐng)域添加令人興奮的新功能，如Iso幾何分析（IGA）、高級材料、光滑粒子伽遼金（SPG）和可用于電池濫用建模、電生理學和更多領(lǐng)域的復雜多物理。
? Ansys LS-DYNA與Ansys Mechanical的持續(xù)集成
包括光滑粒子流體力學（SPH）、任意拉格朗日-歐拉（ALE）和LS-DYNA隱式-顯式解決方案在內(nèi)的技術(shù)現(xiàn)在也可以從機械上訪問，這些技術(shù)支持諸如預應力加載和跌落試驗模擬重啟等工作流。
? 高性能計算–ARM和Ansys云支持
Ansys LS-DYNA通過對LS-DYNA的高性能計算ARM和Ansys云支持，繼續(xù)授權(quán)用戶運行大型作業(yè)并克服硬件容量限制。
