LS-DYNA軟件簡(jiǎn)介及相應(yīng)分析實(shí)例

報(bào)告人：陳林2021/5/91主要內(nèi)容LS-DYNA發(fā)展歷史LS-DYNA與ANSYS等軟件的關(guān)系利用LS-DYNA進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的主要步驟LS-DYNA的學(xué)習(xí)難點(diǎn)LS-DYNA學(xué)習(xí)所需的相關(guān)資料目前本人所作的一些相關(guān)分析工作2021/5/92LS-DYNA發(fā)展歷史LS-DYNA程序最初稱為DYNA程序，由J.O.Hallquist博士于1976年在美國(guó)LawrenceLivermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主持開(kāi)發(fā)完成。當(dāng)時(shí)主要為北約組織的武器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供分析工具。1988年J.O.Hallquist博士創(chuàng)建LSTC公司，DYNA走向商業(yè)化發(fā)展歷程，并更名為L(zhǎng)S-DYNA。1996年LSTC公司與ANSYS公司合作推出ANSYS/LS-DYNA，用戶可以充分利用ANSYS的前后處理和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)。2021/5/93LS-DYNA發(fā)展歷史目前，LS-DYNA程序還在不斷的拓展與完善中，基本上每年甚至半年就會(huì)有高版本的LS-DYNA程序（這里指其主體求解器程序，不包括其前、后處理器）出現(xiàn)。而隨著ANSYS與LS-DYNA的結(jié)合，高版本的ANSYS軟件都會(huì)內(nèi)嵌有高版本的LS-DYNA程序。同時(shí)LSTC公司也在不斷強(qiáng)化自身研發(fā)的前后處理器。例如目前ANSYS13.0內(nèi)集成的LS-PREPOST3.0，在前后處理方面已經(jīng)具有了許多ANSYS所不具備的優(yōu)點(diǎn)?？傮w而言，LS-DYNA是世界最著名的通用顯式動(dòng)力分析程序，特別適合求解各種非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動(dòng)力沖擊問(wèn)題。2021/5/94LS-DYNA與ANSYS等軟件的關(guān)系這里主要是給那些還不怎么了解這個(gè)軟件的同學(xué)理清幾個(gè)概念，即通常所說(shuō)的ANSYS與LS-DYNA究竟具有什么樣的關(guān)系？利用LS-DYNA進(jìn)行分析的過(guò)程中還會(huì)用到什么軟件？其實(shí)通常情況下，我們所說(shuō)的LS-DYNA程序是指其核心計(jì)算程序，例如最新的版本LS971R5.0.exe。而當(dāng)ANSYS與LS-DYNA一起被提及時(shí)，這里的ANSYS一般是指其前處理器。換句話說(shuō)，我們進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，首先通過(guò)ANSYS的前處理器進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分等工作，然后再調(diào)用LS971R5.0.exe進(jìn)行計(jì)算。2021/5/95LS-DYNA與ANSYS等軟件的關(guān)系由于ANSYS與LS-DYNA始終存在部分功能不兼容的情況，所以實(shí)際建模過(guò)程中，還會(huì)經(jīng)常需要利用文本編輯軟件（如Ultraedit）修改關(guān)鍵字文件（即ANSYS的輸出文件，也是LS-DYNA的運(yùn)行文件，后面會(huì)提到）。隨著LS-PREPOST軟件功能的不斷增強(qiáng)，現(xiàn)在一般都采用它進(jìn)行后處理。簡(jiǎn)言之，與LS-DYNA相關(guān)的軟件主要是前處理器ANSYS、LS-DYNA求解器、Ultraedit文本編輯器、后處理器LS-PREPOST，以上軟件都是獨(dú)立的，都有其各自的操作界面。另外，還可以采用FEMB、HyperMesh、MSC.PATRAN等軟件作為L(zhǎng)S-DYNA的前后處理器2021/5/96利用LS-DYNA進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的主要步驟

ANSYS前處理Ultraedit修改k文件LS-PREPOST后處理LS-DYNA求解主要流程圖2021/5/971、通過(guò)桌面開(kāi)始菜單進(jìn)入ANSYS操作平臺(tái)界面（MechanicalAPDLProductLauncher）2021/5/982、進(jìn)入ANSYS建模主界面2021/5/993、輸出關(guān)鍵字文件（即k文件）2021/5/9104、利用Ultraedit文本編輯器進(jìn)行k文件的修改關(guān)鍵字2021/5/9115、返回ANSYS操作平臺(tái)界面，將模擬環(huán)境由“ANSYS”調(diào)整為“LS-DYNASolver”2021/5/9126、程序自動(dòng)進(jìn)入LS-DYNA主程序LS971R5.0.exe2021/5/9137、通過(guò)LS-PREPOST軟件打開(kāi)計(jì)算結(jié)果文件D3plot2021/5/914LS-DYNA的學(xué)習(xí)難點(diǎn)首先，因其需要掌握ANSYS建模，所以學(xué)LS-DYNA便相當(dāng)于要學(xué)習(xí)ANSYS+LS-DYNA；并且在學(xué)習(xí)的過(guò)程中還會(huì)遇到ANSYS與LS-DYNA兩種軟件的銜接問(wèn)題。例如利用ANSYS建模時(shí)必須搞清楚所使用的命令對(duì)應(yīng)于關(guān)鍵字文件中的具體什么關(guān)鍵字，以及關(guān)鍵字中的什么參數(shù)？例如，ANSYS命令流ET,1,LINK160

對(duì)應(yīng)于關(guān)鍵字文件中的*SECTION_BEAM，同時(shí)也決定了此關(guān)鍵字中代表單元算法的一個(gè)參數(shù)。2021/5/915LS-DYNA的學(xué)習(xí)難點(diǎn)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，對(duì)于K文件的修改會(huì)是一個(gè)頭痛的問(wèn)題，因?yàn)槿藗兛偸橇?xí)慣于根據(jù)參考書(shū)中的例題進(jìn)行學(xué)習(xí)，而關(guān)鍵字千變?nèi)f化，參考書(shū)不可能逐一講解，這就需要一個(gè)不斷地自我摸索的過(guò)程。目前關(guān)于LS-DYNA的參考書(shū)不多，特別是中文的參考書(shū)較少，這就需要學(xué)習(xí)者經(jīng)常閱讀英文參考資料。2021/5/916LS-DYNA的學(xué)習(xí)難點(diǎn)接觸問(wèn)題。與ANSYS等靜力分析軟件采接觸單元定義接觸不同，LS-DYNA處理接觸問(wèn)題的方式是定義接觸面，它不需要額外的接觸單元，只需要將分析中可能接觸的兩個(gè)面定義一個(gè)接觸屬性即可。具體體現(xiàn)在k文件中的關(guān)鍵字*contact。該關(guān)鍵字包含了大量的參數(shù)，在簡(jiǎn)單問(wèn)題中，采用默認(rèn)的參數(shù)即可，但是很多情況下，需要人工控制。這就需要對(duì)LS-DYNA關(guān)于接觸的理論部分有一個(gè)較為清晰的理解。這應(yīng)該是處理碰撞問(wèn)題時(shí)可能會(huì)遇到的最大難點(diǎn)！2021/5/917LS-DYNA的學(xué)習(xí)難點(diǎn)沙漏問(wèn)題由于動(dòng)力分析，特別是高非線性條件下的動(dòng)力分析的自身的特點(diǎn)，沙漏問(wèn)題幾乎是一個(gè)不可避免的問(wèn)題。它與模型的很多因素相關(guān)，例如有限元網(wǎng)格尺寸、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)、材料模型、結(jié)構(gòu)的幾何形狀以及撞擊能量大小等。這些參數(shù)總是相互制約，這造成了很難得到一個(gè)完美的沙漏控制方案。例如有限元網(wǎng)格尺寸變小則沙漏減小，但此時(shí)很可能計(jì)算時(shí)間會(huì)增加數(shù)倍！2021/5/918LS-DYNA學(xué)習(xí)所需的相關(guān)資料LS-DYNA關(guān)鍵字說(shuō)明文檔LS-DYNA理論手冊(cè)一兩本LS-DYNA參考書(shū)，例如白金澤的《LS-DYNA3D理論基礎(chǔ)與實(shí)例分析》、時(shí)黨勇、李裕春的《基于ANSYS/LS-DYNA8.1進(jìn)行顯式動(dòng)力分析》2021/5/919LS-DYNA學(xué)習(xí)所需的相關(guān)資料為了深入了解材料模型特別是混凝土材料模型，還需要閱讀一些這方面的原始文獻(xiàn)。例如常用的混凝土HJC模型：《ComputationalConstitutiveModelforConcreteSubjectedtoLargeStrains,HighStrainRates,andHighPressures》ConcreteDamage模型：《APlasticityConcreteMaterialModelforDyna3d》仿真論壇——2021/5/920目前本人所作的一些相關(guān)分析工作東風(fēng)卡車(chē)撞擊防撞柱分析重型卡車(chē)撞擊橋墩分析等效鋼架2021/5/921東風(fēng)卡車(chē)撞擊防撞柱分析模型輪廓圖2021/5/922東風(fēng)卡車(chē)撞擊防撞柱分析汽車(chē)底盤(pán)圖2021/5/923重型卡車(chē)撞擊橋墩分析卡車(chē)撞擊橋墩事故2021/5/92