LS-DYNA - многоцелевая программа, использующая явную постановку метода конечных элементов (explicit finite element program) - предназначена для анализа нелинейного динамического отклика трехмерных неупругих структур. Полностью автоматизированный процесс решения контактных задач, а также множество функций по проверке получаемого решения позволяют инженерам во всем мире успешно решать сложнейшие задачи удара, разрушения и формования.

  1. Аналитические возможности>
  2. Приложения
  3. Библиотека элементов
  4. Модели материала
  5. Контакт
  6. Специализированные функции для проблем автомобилестроения
  7. Адаптивность
  8. Функциональность
  9. Оценка корректности
  10. Компьютерные платформы

 

  1. Аналитические возможности
  • LS-DYNA имеет следующие возможности по моделированию физического поведения трехмерных структур:
  • Нелинейная динамика
  • Тепловые задачи
  • Разрушение
  • Развитие трещин
  • Контакт
  • Квази-статика
  • Эйлеровские свойства (Eulerian)
  • Произвольное Лагранж-Эйлеровское поведение (Arbitrary Lagrangian - ulerian ALE)
  • Акустика в реальном масштабе времени
  • Многодициплинарный анализ: прочность, теплофизика, акустика (Multi - physics coupling (structural , thermal fluid , acoustics , etc .))

  1. Приложения
  • Оценка сопротивляемости удару (crashworthiness simulations, crash test): автомобили, летательные аппараты, поезда, суда
  • Анализ безопасности пассажира (Occupant safety analyses): взаимодействие воздушной подушки и виртуальной модели человека (airbag - dummy interaction), ремни безопасности, и др.
  • Формование металла: прокат, выдавливание, штамповка, литье, волочение, пластическое формование, прокат профилей, глубокая вытяжка, гидроформование (включая большие деформации) и многоступенчатые процессы (rolling , extrusion , forging , casting , spinning , ironing , superplastic forming , sheet metal stamping , profile rolling , deep drawing , hydroforming ( including very large deformations), and multi - stage processes .
  • Резка металла
  • Задачи о вылете лопатки турбинных двигателей (Jet engine blade containment)
  • Птицестойкость
  • Расчет тонкостенных, жестяных контейнеров
  • Производство автомобильных комплектующих: корпус, бамперы, колесные диски, рулевые колонки, (Automotive part manufacturing : car body , bumpers , girders , steering wheel , steering column , etc .)
  • Электронные компоненты
  • Проникновение (penetration)
  • Формование стекла
  • Пластики: литье, инжекционное литье
  • Биомедицинские приложения (Biomedical applications)
  • Взрывная нагрузка (Blast loading)
  • Анализ ячеистых, сотовых и тонкостенных кессонных конструкций
  • Точечно-сварные, заклепочные и болтовые соединения
  • Инженерный расчет изделий народного потребления (инструменты, спортинвентарь, защитные шлемы и т.д.)
  • Взаимодействие потоков жидкости и газа с конструкцией
  • Моделирование землятресений
  • Расчет грузовых контейнеров

  1. Библиотека элементов

Элементы низкого порядка, используемые в LS - DYNA просты, эффективны и точны - используются специальные элементы с редуцированным числом точек интегрирования. Для оболочечных и твердотельных элементов изменения формы с нулевой энергией деформации (zero - energy modes) контролируются как язкостью, так и жесткостью (hourglass viscosity or stiffness). Все элементы рактически на 100% векторизованы (оптимизированы под векторную архитектуру компьютера).

  • прямоугольные тонкие оболочки
  • треугольные оболочечные элементы
  • мембраны
  • элементы толстой оболочки (hexahedral thick shells)
  • элементы твердого тела
  • балки
  • 2-х узловые ферменные стержневые элементы (2- nodes truss element)
  • элементы "только растяжение" (cable elements)
  • пружины и демпферы
  • точечные массы
  • элементы "ремень безопасности"(seatbelt elements)
  • абсолютно жесткие тела (rigid bodies)
  • моделирование сварки

 

  1. Модели материала

LS-DYNA имеет 100 различных моделей металлических и неметаллических материалов.

  • упругую
  • упругопластическую
  • эластомеры (упругие полимеры)
  • модели вспененных материалов
  • линейная вязко-упругая
  • стекло
  • геологические модели
  • элементы ткани
  • кевлар (kevlar) с повреждениями
  • уравнения состояния гидродинамики
  • акустическое давление
  • композиты
  • задаваемые пользователем модели
  • специальные возможности по анализу потоков

 

  1. Контакт

Решение контактных задач в LS-DYNA полностью автоматизировано. В решении используются constraint and penalty methods для удовлетворения условий контакта. Эта методика прекрасно зарекомендовала себя и на протяжении последних более чем двадцати лет LS-DYNA используется в таких сложнейших приложениях, как анализ сопротивляемости удару как целиком автомобиля (или любого транспортного средства), так и отдельных его компонентов, анализ безопасности пассажира.

Возможен также расчет объединенного термо-механического контакта. В программе осуществляется более 20 моделей контакта. Большинство из них связано с контактом деформируемого в деформируемое тело, контакт отдельных поверхностей деформируемого тела и контакт деформируемого с абсолютно жестким телом, например:

  • контакт с абсолютно жесткими поверхностями
  • связанные поверхности (tied surfaces)
  • узлы, привязанные к поверхности (nodes tied to surfaces)
  • края оболочек, привязанные к поверхности оболочек (shell edges tied to shell surfaces)
  • смятие (folding)
  • интерфейс между потоками и конструкцией
  • эродирующий контакт
  • контакт край в край (edge-to- edge contact)
  • расчет результирующей силы при контакте и моделирование контакта при известной результирующей силе (resultant force contact)
  • отботровка (drawbeads)
  • импорт поверхностей из CAD - систем

В программу включены специальные возможности по моделированию контакта между абсолютно жесткой поверхностью (обычно определяемой аналитически) и деформируемой конструкцией, например штамповка металла, где штамп и прессформа могут быть импортированы в форматах IGES - или VDA и далее считаются абсолютно жесткими. Следующим примером может быть моделирование состояния пассажиров в транспортном средстве где жесткий манекен контактирует с деформируемыми поверхностями воздушных подушек и панели управления.

LS-DYNA реализует следующие возможности в моделировании трения:

  • Статическое и динамическое Кулоновское трение
  • вязкое трение
  • модели трения, определяемые пользователем

Задание контактирующих поверхностей предельно упрощено, и пользователь может специфицировать части конструкции (или всю конструкцию целиком), вступающие в контакт, графически - выбирая с помощью мыши или просто задавая соответствующий идентификатор.

  1. Специализированные функции для проблем автомобилестроения
  • Расчет ремней безопасности - включая моделирование акселерометра, натяжителя, датчиков, контактных колец (accelerometer, pretensioner, retractor, sensor, and slip ring)
  • насос для накачки воздушных подушек (Inflator models)
  • модели
  • ткани
  • воздушной подушки (Airbag fabric constitutive models)
  • акселерометры (Accelerometers)
  • датчики воздушной подушки (Airbag sensors)
  • прорыв воздушной подушки (Airbag breakout)
  • Эйлеровское раскрытие воздушных подушек
  • контейнер воздушной подушки (Airbag folder)
  • размещение готового манекена
  • сверка раскрытого состояния воздушных подушек с нераскрытым положением
  • специальные демпферы для снятия бокового удара на манекен пассажира
  • интерфейсная модель прошитой воздушной подушки/ прижимы (Airbag stitched interface model / straps)

  1. Адаптивность

Традиционные конечноэлементные программы на позволяют проводить расчеты в области больших деформаций. Явная формулировка метода, используемая в LS - DYNA позволяет без потери точности деформировать КЭ сетки вплоть до вырождения отдельных элементов, что, наряду с автоматической регенерацией сеток, сводит участие пользователя в решении высоко нелинейных задач к минимуму.

  • адаптивные сетки
  • нормы ошибок
  • специфицируемые пользователем уровни сгущения сеток (refinment)
  • вложенные циклы итерирования
  • графический вывод

 

  1. Функциональность

Множество опций, контролирующих функций и вложенных процедур дают пользователям необычайно гибкий инструментарий для решения конкретных задач

  • ввод с использованием ключевых слов
  • прямой импорт модели в формате Nastran (Nastran bulk data files)
  • разбиение вводного файла на несколько меньшего объема
  • пользовательские процедуры
  • функция адаптивного перестроения сеток (remapping)
  • функция общего перезапуска
  • перенесение граничных условий
  • динамическое размещение данных (dynamic storage allocation)
  • опции контроля вывода результатов в базу данных
  • программно опрашиваемые переключатели - монитор слежения за статусом процесса
  • динамическая релаксация (для моделирования квазистатики)
  • интерактивная графика в режиме реального времени
  • приложение предварительного напряжения к конструкции по результатам линейного решения из ANSYS , Nastran
  • двойная точность для 32-битных рабочих станций
  • оптимизация

 

  1. Оценка корректности

Результаты анализа проведенного на LS-DYNA полностью совпадают с данными натурных испытаний. Перед выпуском каждой версии программа подвергается всестороннему тестированию - решается более 1000 пробных задач.

Материалы с сайта фирмы ООО “ KAE -Сервисы”

 

Custom

Кафедра инженерного анализа

Внедрение программ инженерного анализа при разработке новых технологических процессов

  • Моделирование технологических процессов
  • Обучение LS-DYNA
  • Подготовка магистров
  • Школа мастеров

Подробнее