LS-DYNA软件简介及相应分析实例分析

LS-DYNA软件简介及相应分析实例报告人：陈林主要内容LS-DYNA发展历史LS-DYNA与ANSYS等软件的关系利用LS-DYNA进行结构分析的主要步骤LS-DYNA的学习难点LS-DYNA学习所需的相关资料目前本人所作的一些相关分析工作LS-DYNA发展历史LS-DYNA程序最初称为DYNA程序，由J.O.Hallquist博士于1976年在美国LawrenceLivermore国家实验室主持开发完成。当时主要为北约组织的武器结构设计提供分析工具。1988年J.O.Hallquist博士创建LSTC公司，DYNA走向商业化发展历程，并更名为LS-DYNA。1996年LSTC公司与ANSYS公司合作推出ANSYS/LS-DYNA，用户可以充分利用ANSYS的前后处理和统一数据库的优点。LS-DYNA发展历史目前，LS-DYNA程序还在不断的拓展与完善中，基本上每年甚至半年就会有高版本的LS-DYNA程序（这里指其主体求解器程序，不包括其前、后处理器）出现。而随着ANSYS与LS-DYNA的结合，高版本的ANSYS软件都会内嵌有高版本的LS-DYNA程序。同时LSTC公司也在不断强化自身研发的前后处理器。例如目前ANSYS13.0内集成的LS-PREPOST3.0，在前后处理方面已经具有了许多ANSYS所不具备的优点。总体而言，LS-DYNA是世界最著名的通用显式动力分析程序，特别适合求解各种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。LS-DYNA与ANSYS等软件的关系这里主要是给那些还不怎么了解这个软件的同学理清几个概念，即通常所说的ANSYS与LS-DYNA究竟具有什么样的关系？利用LS-DYNA进行分析的过程中还会用到什么软件？其实通常情况下，我们所说的LS-DYNA程序是指其核心计算程序，例如最新的版本LS971R5.0.exe。而当ANSYS与LS-DYNA一起被提及时，这里的ANSYS一般是指其前处理器。换句话说，我们进行动力分析时，首先通过ANSYS的前处理器进行有限元网格划分等工作，然后再调用LS971R5.0.exe进行计算。LS-DYNA与ANSYS等软件的关系由于ANSYS与LS-DYNA始终存在部分功能不兼容的情况，所以实际建模过程中，还会经常需要利用文本编辑软件（如Ultraedit）修改关键字文件（即ANSYS的输出文件，也是LS-DYNA的运行文件，后面会提到）。随着LS-PREPOST软件功能的不断增强，现在一般都采用它进行后处理。简言之，与LS-DYNA相关的软件主要是前处理器ANSYS、LS-DYNA求解器、Ultraedit文本编辑器、后处理器LS-PREPOST，以上软件都是独立的，都有其各自的操作界面。另外，还可以采用FEMB、HyperMesh、MSC.PATRAN等软件作为LS-DYNA的前后处理器利用LS-DYNA进行结构分析的主要步骤ANSYS前处理Ultraedit修改k文件LS-PREPOST后处理LS-DYNA求解主要流程图1、通过桌面开始菜单进入ANSYS操作平台界面（MechanicalAPDLProductLauncher）2、进入ANSYS建模主界面3、输出关键字文件（即k文件）4、利用Ultraedit文本编辑器进行k文件的修改关键字5、返回ANSYS操作平台界面，将模拟环境由“ANSYS”调整为“LS-DYNASolver”6、程序自动进入LS-DYNA主程序LS971R5.0.exe7、通过LS-PREPOST软件打开计算结果文件D3plotLS-DYNA的学习难点首先，因其需要掌握ANSYS建模，所以学LS-DYNA便相当于要学习ANSYS+LS-DYNA；并且在学习的过程中还会遇到ANSYS与LS-DYNA两种软件的衔接问题。例如利用ANSYS建模时必须搞清楚所使用的命令对应于关键字文件中的具体什么关键字，以及关键字中的什么参数？例如，ANSYS命令流ET,1,LINK160对应于关键字文件中的*SECTION_BEAM，同时也决定了此关键字中代表单元算法的一个参数。LS-DYNA的学习难点对于初学者来说，对于K文件的修改会是一个头痛的问题，因为人们总是习惯于根据参考书中的例题进行学习，而关键字千变万化，参考书不可能逐一讲解，这就需要一个不断地自我摸索的过程。目前关于LS-DYNA的参考书不多，特别是中文的参考书较少，这就需要学习者经常阅读英文参考资料。LS-DYNA的学习难点接触问题。与ANSYS等静力分析软件采接触单元定义接触不同，LS-DYNA处理接触问题的方式是定义接触面，它不需要额外的接触单元，只需要将分析中可能接触的两个面定义一个接触属性即可。具体体现在k文件中的关键字*contact。该关键字包含了大量的参数，在简单问题中，采用默认的参数即可，但是很多情况下，需要人工控制。这就需要对LS-DYNA关于接触的理论部分有一个较为清晰的理解。这应该是处理碰撞问题时可能会遇到的最大难点！LS-DYNA的学习难点沙漏问题由于动力分析，特别是高非线性条件下的动力分析的自身的特点，沙漏问题几乎是一个不可避免的问题。它与模型的很多因素相关，例如有限元网格尺寸、计算时间步长、材料模型、结构的几何形状以及撞击能量大小等。这些参数总是相互制约，这造成了很难得到一个完美的沙漏控制方案。例如有限元网格尺寸变小则沙漏减小，但此时很可能计算时间会增加数倍！LS-DYNA学习所需的相关资料LS-DYNA关键字说明文档LS-DYNA理论手册一两本LS-DYNA参考书，例如白金泽的《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》、时党勇、李裕春的《基于ANSYS/LS-DYNA8.1进行显式动力分析》LS-DYNA学习所需的相关资料为了深入了解材料模型特别是混凝土材料模型，还需要阅读一些这方面的原始文献。例如常用的混凝土HJC模型：《ComputationalConstitutiveModelforConcreteSubjectedtoLargeStrains,HighStrainRates,andHighPressures》ConcreteDamage模型：《APlasticityConcreteMaterialModelforDyna3d》仿真论坛——forum.simwe.com目前本人所作的一些相关分析工作东风卡车撞击防撞柱分析重型卡车撞击桥墩分析等效钢架东风卡车撞击防撞柱分析模型轮廓图东风卡车撞击防撞柱分析汽车底盘图重型卡车撞击桥墩分析卡车撞击桥墩事故重型卡车撞击桥墩分析模型轮廓图重型卡车撞击桥墩分析桥墩损伤变形图等效钢架模型轮廓图等效钢架透视图FallingWeightEquivalentSteelFrameThat’sall,thanks!