通用显式非线性有限元程序：LS-DYNA
LS-DYNA 理论及功能(简介)
LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解 各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形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。
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序， 进一步规范和完善 DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），950 版（1998 年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、 薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和 Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。
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，PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB，新开发的后处 理器为LS-POST。
LS-DYNA报告
输出控制
输出文件控制
输出间隔控制
输出关键字k文件
关键字k文件
使用LS-DYNA求解
使用LS-PREPOST查看结果
动画演示
谢谢观看
THANK YOU
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。是显式 动力学程序的鼻祖和先驱，在该领域仍然无 出其右者。
主要内容
ANSYS/LSDYNA
LSPREPOST
简例
简例
01
02
1.ANSYS/LS-DYNA
• LSTC 公司与 ANSYS 公司于 1996 年合作推出了 ANSYS/LS-DYNA 。 LS-DYNA 的分析 能力大大提高，用户可以在ANSYS/LS-DYNA中进行建模、求解、查看仿真结果等。
分析过程
ANSYS/LSDYNA前处理
ANSYS/LSDYNA求解
LSPREPOST后 处理
ANSYS/LS-DYNA前处理
管道受横向撞击时的变形
定义单元类型
定义单元类型
定义材料属性
定义实常数
用网格划分工具划分网格
生成part
生成part
定义初速度
定义接触类型
定义约束
效果图
LS-DYNAS-DYNA程序（现在最新版本17.2版）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Euler和Ale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
CAE-ANSYS LS-DYNA功能特点
（通过SW1～SW4开关实现）
功能特点
LS-DYNA流体分析功能
• 层流与紊流 • 有粘与无粘 • 单物质流 • 多物质流 • 流体/结构/热耦合
• 浇铸，水下爆炸 • 气泡分析，液体晃动 • 射流分析，冲击气流
ANSYS/LS-DYNA 功能特点
摘要
• ANSYS/LS-DYNA 发展概况 • ANSYS/LS-DYNA 特点 • ANSYS/LS-DYNA 应用
发展概况
ANSYS/LS-DYNA发展概况
1976-1986, 美国 劳伦斯•利沃莫尔国家实验室（ LLNL）, J.O.Hallquist 博士主导开发DYNA3D。
爆炸螺栓的预应力（隐） 、爆炸分离过程（显）
Welcome to ANSYS
航空航天 瞬态动力冲击 分离过程模拟 声振耦合 鸟撞 叶片包容
石油
液体晃动 完井射孔
军工
事故分析
管道抗冲击设计
输油管道冲击
碰撞分析
爆炸熔割（射流）
冲击、爆炸、点火 海上平台设计
空间废墟碰撞
气弹颤振
内弹道、终点弹道 装甲与反装甲 弹头的动能及化学能 武器设计 爆炸或震动波的传播 侵彻 空中、油中和水下爆炸 核废物装运
• single_edge • single_surface • sliding_only • sliding_only_penalty • tiebreak_nodes_to_surface • tiebreak_surface_to_surface • tied_nodes_to_surface • tied_nodes_to_usrface_offset • tied_shell_edge_to_surface • tied_shell_edge_to_surface_offset • tied_surface_to_surface • tied_surface_to_surface_offset • contact_interior • contact_1d • 2d_sliding_only • 2d_tied_sliding • 2d_sliding_voids • 2d_penalty_friction • 2d_penalty • 2d_single_surface • 2d_automatic
lsdyna卡在构建数学模型
lsdyna卡在构建数学模型摘要：1.简介与背景2.LSDYNA软件概述3.构建数学模型的重要性4.LSDYNA在构建数学模型中的作用5.常见问题及解决方案6.提高LSDYNA建模效率的方法7.总结与展望正文：【1】简介与背景LSDYNA是一款广泛应用于工程领域的非线性结构动力分析有限元程序，其主要功能是求解非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等结构非线性问题。
在实际应用中，LSDYNA有时会遇到卡在构建数学模型的问题，影响了分析的顺利进行。
本文将探讨解决这一问题的方法和提高建模效率的技巧。
【2】LSDYNA软件概述LSDYNA以显式求解为主，兼有隐式求解功能，可以处理多种算法和多种物理场耦合问题。
其强大的非线性动力分析能力使得LSDYNA在结构、热分析和流体-结构耦合等领域都有广泛应用。
【3】构建数学模型的重要性在LSDYNA中，构建数学模型是进行分析的基础。
一个正确的数学模型能够准确地反映实际问题的物理本质，为后续的分析提供可靠依据。
因此，在构建数学模型时，需要注意模型的准确性和可靠性。
【4】LSDYNA在构建数学模型中的作用LSDYNA在构建数学模型方面的作用主要体现在以下几点：1.帮助用户建立非线性结构模型，包括材料模型、几何模型和边界条件等。
2.提供了丰富的算法，适用于不同类型的非线性问题。
3.支持多种求解方式，可以根据问题特点选择合适的求解方法。
4.具有强大的后处理功能，可以方便地查看和分析分析结果。
【5】常见问题及解决方案在构建数学模型过程中，用户可能会遇到以下问题：1.模型过于复杂，导致计算时间过长或内存不足。
解决方法是简化模型，去除不必要的细节。
2.材料模型设置不合理。
解决方法是根据实际材料的性能参数调整模型参数。
3.边界条件设置不准确。
解决方法是仔细分析问题，确保边界条件的正确性。
4.求解过程中出现不收敛或数值稳定性问题。
解决方法是调整求解参数，如时间步长和收敛criteria等。
ansys
ANSYS产品分为三大通用体系，即结构，流体，电磁。
另外还有专业的行业专用工具及前处理工具等。
一，结构1，非线性及动力学分析：MechanicalANSYS Mechanical是ANSYS产品家族中的结构及热分析模块，除提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
2，高级疲劳耐久性分析和信号处理软件：FE-SafeANSYS FE-SAFE是真正实现CAE分析、疲劳试验与疲劳设计于一体的高级结构疲劳耐久性分析和信号分析处理专用软件,界面友好，易学易用。
3，多体动力学仿真软件：RecurDYN TRecurDyn是多体动力学分析软件中新技术的最佳代表。
采用相对坐标系运动方程理论和完全递归求解技术，非常适合于求解大规模的多体动力学问题。
4，通用显式非线性有限元程序：LS-DYNALS-DYNA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（160多种材料模型）和接触非线性（50多种接触类型）程序，是世界上最著名的通用显式非线性有限元程序分析软件。
5，新一代刚体动力学分析模块：Rigid DynamicsRigid Dynamics是ANSYS Structural（或更高级的Mechanical或Multiphysics）产品的一个附加模块，它集成于Workbench环境下，在Structural所具有的柔性体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法，专用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。
二，流体1，高级流体动力学分析软件：CFXANSYS CFX是一款拥有世界最先进算法的成熟商业流体计算软件。
功能强大的前处理器，求解器和后处理模块使ANSYS CFX能满足几乎所有工业流体的计算分析需要。
2，专业的流体力学分析软件：FLUENT在过去的二十多年间，FLUENT已成为了全球领先的商用流体分析软件，它采用流体动力学（CFD）的数值模拟技术，为全球范围内的各个行业的工程师提供流体问题的解决方案，是当今全球应用范围广泛，功能强大的商业CFD软件。
lsdyna卡在构建数学模型
lsdyna卡在构建数学模型【原创版】目录1.LSDYNA 简介2.LSDYNA 的数学模型构建3.LSDYNA 的应用领域4.LSDYNA 的局限性5.结论正文1.LSDYNA 简介LSDYNA 是一种通用的非线性结构动力分析有限元程序，主要用于求解各种非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等结构非线性问题。
它采用显式求解为主，兼有隐式求解功能，以 Lagrange 算法为主，兼有 ALE 和 Euler 算法。
此外，它还具备结构分析、热分析和流体 - 结构耦合功能，以及非线性动力分析和静力分析功能，军用和民用相结合。
2.LSDYNA 的数学模型构建LSDYNA 的数学模型构建主要包括以下几个方面：(1) 几何模型：根据实际问题，创建几何模型，包括实体、表面和节点等。
(2) 材料模型：定义材料的属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
(3) 边界条件和载荷：施加边界条件和载荷，如固定约束、滑动约束、对称约束、集中力、分布力等。
(4) 求解算法：选择合适的求解算法，如 Lagrange 算法、ALE 算法和 Euler 算法等。
(5) 求解过程：根据设定的几何模型、材料模型、边界条件和载荷以及求解算法进行求解。
3.LSDYNA 的应用领域LSDYNA 广泛应用于以下几个领域：(1) 军事领域：用于研究武器系统的安全性、可靠性和有效性。
(2) 航空航天领域：用于研究飞机、火箭和卫星等结构在飞行过程中的动力学行为。
(3) 汽车工程领域：用于研究汽车的安全性、舒适性和燃油经济性等。
(4) 土木工程领域：用于研究桥梁、建筑物和隧道等结构在地震、风和爆炸等载荷下的动力学行为。
(5) 能源领域：用于研究核电站、风力发电和太阳能发电等能源设施的结构动力学行为。
4.LSDYNA 的局限性尽管 LSDYNA 具有强大的功能，但它仍然存在一些局限性，如下：(1) 计算资源需求高：LSDYNA 需要大量的计算资源，可能导致计算时间长和计算机性能消耗大。
LSDYNA理论及功能简介.pdf
四边形壳元
• Hughes-Liu • Belytschko-Tsay（缺省）
• S/R Hughes-Liu • S/R 旋转 Hughes-Liu
• Belytschko-Leviathan 壳
• Belytschko-Wong-Chiang • S/R 快速（旋转）Hughes-Liu
单元库 (Element Formulation)
LS-DYNA 程序现有 16 种单元类型，有二维、三维单元，薄壳、厚壳、体、梁单元， ALE、Euler、Lagrange 单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择，具有大位移、大应 变和大转动性能，单元积分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，单元计算速度快，节省存储 量，可以满足各种实体结构、薄壁结构和流体-固体耦合结构的有限元网格剖分的需要。
p=f(v, r,E, T) p：压力 v：相对体积 r：密度
图 12 反挤工艺模拟
2
LS-DYNA 理论及功能
E：内能 T：温度
LS-DYNA 有 14 种状态方程，可以处理各种非常复杂的物理现象和材料特性，常用的 状态方程如下：
*eos_linear_polynomial(线性多项式) *eos_jwl（炸药） *eos_gruneisen（结构材料） *eos_ignition_and_growth_of_reaction_in_he（推进剂燃烧） *eos_tabulated（列表方式）
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
有限元分析
1.LSTC公司的LS-DYNA系列软件LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的，主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具，后经多次扩充和改进，计算功能更为强大。
此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家著名数值模拟软件公司(如ANSYS、MSC.software、ETA等)的加盟，极大地加强了其的前后处理能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。
在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题。
即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质，边界处理很粗糙，在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。
虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选择和使用。
2.MSC.software公司的DYTRAN软件当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC公司) 的MSC.DYTRAN程序。
该程序在是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰PISCES INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体——结构相互作用功能，还在PISCES的欧拉模式算法基础上，开发了物质流动算法和流固耦合算法。
在同类软件中，其高度非线性、流—固耦合方面有独特之处。
MSC.DYTRAN的算法基本上可以概况为：MSC.DYTRAN采用基于Lagrange 格式的有限单元方法(FEM)模拟结构的变形和应力，用基于纯Euler格式的有限体积方法(FVM)描述材料(包括气体和液体)流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析，采用基于混合的Lagrange格式和纯Euler格式的有限单元与有限体积技术，完成全耦合的流体-结构相互作用模拟。
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通用显式非线性有限元程序：LS-DYNA
LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式非线性有限元分析程序，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、三维非线性结构的碰撞、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。
LS-DYNA 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）软件。
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）;是通用的结构分析非线性有限元程序。
特色功能
∙
显式求解为主，兼有隐式算法，适合于求解高度非线性问题； ∙
具有多种求解算法，以Lagrange 算法为主，兼有ALE、Euler 算法、SPH （Smoothed Particle Hydrodynamics）光顺质点流体动力算法和边界元法BEM（Boundary Element Method）； ∙
具有160多种材料模型，是材料模型非常丰富的有限元软件； ∙
具有50多种接触类型，是接触类型非常齐全的有限元软件； ∙
极好的并行计算能力，包括分布式并行算法（MPP）和共享内存式并行（SMP）； ∙
良好的自适应网格剖分技术，包括自适应网格细分和粗化； ∙ 行业化的专用功能：如针对汽车行业的安全带单元、滑环、预紧器、牵引器、传感器、加速计、气囊等。
客户价值
∙
拥有显式和隐式算法，各向异性材料模型，使得板成型、回弹、预应力计算等，可以连续求解； ∙
多种控制选项和用户子程序使得用户在定义和分析问题时有很大的灵活性； ∙
MPP 版本大幅度减少计算时间，计算效率随计算机数目增多而显著提高； ∙ 与大多数的CAD/CAE 软件集成并有接口。
广州有道科技培训中心 h t t p ://w w w .020f e a .c o m。