美國(guó)LSTC公司由John O. Hallquist博士創(chuàng)立。John O. Hallquist博士是有限元計(jì)算業(yè)界最受人尊敬的專家之一，1974年于Michigan Technological University獲得博士學(xué)位后，進(jìn)入Lawrence Livermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)DYNA的研發(fā)工作。1987年，Hallquist博士創(chuàng)立了Livermore Software Technology Corporation (LSTC公司)，并推出了DYNA的商業(yè)化版本LS-DYNA?。基于他對(duì)以DYNA和之后LS-DYNA為代表的顯式有限元方法的杰出貢獻(xiàn)，他在2007年當(dāng)選為美國(guó)國(guó)家工程院院士。

      秉承“一個(gè)軟件，多種應(yīng)用(One code, multi-physics)” 的理念，LSTC公司成功地將隱式計(jì)算，及許多其它功能不斷引入LS-DYNA軟件，目前LS-DYNA已經(jīng)在汽車碰撞，制造，模具成形，航空，生物工程等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。LS-DYNA 軟件不斷創(chuàng)新發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于世界頂尖大學(xué)的合作以及廣大客戶群的新需求。

汽車碰撞模擬

        LS-DYNA是一款先進(jìn)的通用有限元程序，能夠模擬真實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題。它被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子、船舶、土木工程、制造和生物工程等行業(yè)。在Linux、Windows 和Unix 操作系統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)或集群服務(wù)器上，LS-DYNA 的分布式和共享內(nèi)存式求解器，可在很短時(shí)間內(nèi)完成每次作業(yè)。LSTC公司秉承 “一個(gè)程序，一個(gè)模型，一個(gè)許可”的開(kāi)發(fā)理念，通過(guò)LS-DYNA軟件為用戶提供無(wú)縫解決“多物理場(chǎng)”、“多工序”、 “多階段”、“多尺度”等工程問(wèn)題的解決方案。

 多尺度、多物理場(chǎng)、多算法耦合——基于同一模型的多學(xué)科分析

       LS-DYNA程序（現(xiàn)在最新版本 R11版）是功能齊全的幾何非線性（大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)和大應(yīng)變）、材料非線性和接觸非線性程序。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、電磁、流體-結(jié)構(gòu)等多物理場(chǎng)耦合功能。

網(wǎng)狀包裝結(jié)構(gòu)跌落分析

       作為全球領(lǐng)先的CAE軟件，LS-DYNA以其優(yōu)越的計(jì)算精度和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，被多家CAE軟件公司邀請(qǐng)，被各家CAE商業(yè)公司集成，定制了多款定向應(yīng)用CAE軟件包，例如ANSYS/LS-DYNA，Oasys，DYNAFORM等。正因?yàn)轱@著的知名度，LS-DYNA被全球商業(yè)前后處理軟件支持，LSTC為了更好的服務(wù)用戶，軟件版本不斷更新，為了適應(yīng)軟件更新，LSTC公司開(kāi)發(fā)了自己獨(dú)立的前后處理器LS-PrePost。

高效的超大規(guī)模并行計(jì)算求解能力

       DYNA3D起源于勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室[Hallquist 1976]。早期應(yīng)用主要用于承受各種沖擊載荷的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析。DYNA3D的新版本于1979年發(fā)布，其編程為在CRAY-1超級(jí)計(jì)算機(jī)上提供近乎最佳的速度。1981年的版本[Hallquist 1981a]從1979年版本發(fā)展而來(lái)。 增加了九種材料模型，以便對(duì)更廣泛的問(wèn)題進(jìn)行建模，包括爆炸結(jié)構(gòu)和土壤 - 結(jié)構(gòu)相互作用。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析

       到1988年底，如果要妥善解決耐撞性問(wèn)題，顯然需要更加集中精力開(kāi)發(fā)該軟件。因此，LSTC - 利弗莫爾軟件技術(shù)公司(Livermore Software Technology Corporation)成立，繼續(xù)開(kāi)發(fā)DYNA3D作為商業(yè)版本LS-DYNA3D，后來(lái)縮短為L(zhǎng)S-DYNA。 1989年發(fā)布了許多增強(qiáng)功能。

金屬平板在錐模下的電磁成型

        1993-1994年推出了基于MPP和SMP版本LS-DYNA兩個(gè)并行版本; 2008-2011年期間，隱式功能可以使用大規(guī)模并行計(jì)算，至此，LS-DYNA嵌入可擴(kuò)展的隱式求解器,完成了歷時(shí)15年的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。除了隱式解決方案的進(jìn)展之外，同時(shí)還有許多其他新的有用功能發(fā)布。2012-2013年期間發(fā)布LS-DYNA R7.0，在LS-DYNAR7.0版本新增三個(gè)求解器，EM，CESE和ICFD，以及用于支持后兩個(gè)求解器的體網(wǎng)格生成器，完成了多物理耦合完整解決方案。

IFD和DEM 耦合

     

近年來(lái)LSTC公司推出了從R8到R11版本，幾乎每年推出一個(gè)新版本，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也從幾十人發(fā)展到了一百多人，足見(jiàn)LS-DYNA軟件強(qiáng)勁的新功能開(kāi)發(fā)能力，特別是 LS-DYNA在隱式計(jì)算、SALE流固耦合計(jì)算、DEM離散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG無(wú)網(wǎng)格法、ICFD不可壓縮流體及流固耦合計(jì)算、CESE高速可壓縮流體計(jì)算、電磁場(chǎng)（EM）計(jì)算、Peri-Dynamic算法等領(lǐng)域均有快速的進(jìn)步與發(fā)展。

 

螺栓預(yù)緊力分析

LS-DYNA隱式和顯式算法可以使用相同的單元和材料進(jìn)行建模，因此可以使用一個(gè)模型進(jìn)行靜力和動(dòng)力學(xué)分析。分析過(guò)程中隱式和顯式的無(wú)縫切換提升了仿真的應(yīng)用水平。具備隱式線性和非線性算法，可以解決靜力問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

 

海嘯沖擊下的汽車

S-ALE求解器與ALE完全相同，但S-ALE在實(shí)現(xiàn)上是獨(dú)立于ALE而全新開(kāi)發(fā)的,網(wǎng)格的簡(jiǎn)單與單一性也使得程序變得簡(jiǎn)潔與易維護(hù)，簡(jiǎn)潔的程序又反過(guò)來(lái)提高了運(yùn)行的效率。

邊界元方法計(jì)算在10HZ和140HZ輻射噪聲

LS-DYNA頻域分析（FDA）模塊用于工程仿真和分析中進(jìn)行頻域模擬。 它為客戶關(guān)注的行業(yè)，提供振動(dòng)、噪音和結(jié)構(gòu)耐久性的解決方案，例如車輛的NVH（噪音，振動(dòng)和平順度）以及金屬結(jié)構(gòu)和部件的耐久性，這種分析對(duì)于車輛和其他結(jié)構(gòu)的舒適性，安全性和完整性至關(guān)重要。

 

攪拌摩擦焊（SPH）

SPH 法，作為一種無(wú)網(wǎng)格拉格郎日的顆粒方法，有著它自身的優(yōu)點(diǎn)。 作為無(wú)網(wǎng)格方法，它可以自然處理極端變形，移動(dòng)邊界，自由表面和可變形邊界。作為拉格郎日方法，物質(zhì)點(diǎn)的物理變量隨時(shí)間的變化可無(wú)需特殊處理而被輕易提取；自由表面和移動(dòng)邊界，以及物質(zhì)界面的邊界條件也自然滿足。作為顆粒方法， 它可以自然地運(yùn)用接觸算法來(lái)處理流體和固體間的相互作用。

 

 

鋁和鋼的鉚接問(wèn)題 (SPG)

SPG 無(wú)網(wǎng)格方法是基于直接點(diǎn)積分(Direct Nodal Integration)的迦遼金算法。直接點(diǎn)積分的不穩(wěn)定性問(wèn)題在 SPG方法中用光滑位移理論 (Displacement Smoothing Theory)進(jìn)行了處理，這使得該方法穩(wěn)定性好、精度高。相比于傳統(tǒng)高斯積分的無(wú)網(wǎng)格法，其效率又因?yàn)橹苯狱c(diǎn)積分得到了一定的提升。

研究車頂蓋結(jié)構(gòu)受流場(chǎng)影響下變形的車輛模型

不可壓縮流的計(jì)算模塊 (ICFD Solver)，一開(kāi)始就被設(shè)計(jì)為一個(gè)可以提供準(zhǔn)確性，以及具有可擴(kuò)展性之流體力學(xué)計(jì)算的多物理求解器，同時(shí)，可以簡(jiǎn)單地與LS-DYNA其他物理模塊整合起來(lái)。ICFD持續(xù)的發(fā)展重心放在了與新模塊整合、耦合算法的改良、計(jì)算效率的增進(jìn)、以及考慮到非計(jì)算流體力學(xué)或固體力學(xué)背景的使用者，其耦合計(jì)算時(shí)，步驟也非常簡(jiǎn)單。

 

航天飛機(jī)再入大氣層

可壓縮流的計(jì)算模塊(CESE Solver)該模塊采用的是計(jì)算流體力學(xué)中一種新的數(shù)值計(jì)算方法，即 守恒元/解元(CE/SE) 方法，也稱時(shí)-空守恒格式。該方法與傳統(tǒng)計(jì)算方法相比有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。該方法采用了一種簡(jiǎn)單而有效的激波捕捉技術(shù)，不象許多傳統(tǒng) 方法那樣需要求解黎曼問(wèn)題。 它把流體守恒變量及其空間偏導(dǎo)數(shù)都作為變量來(lái)同時(shí)進(jìn)行求解，從而使其比同類格式的計(jì)算精度更高。

 

電池模組的多物理場(chǎng)擠壓分析（溫度、電壓、電流密度）

電磁場(chǎng)計(jì)算模塊 (EM Solver)該模塊求解的是渦電流(誘導(dǎo)-擴(kuò)散)逼近下的麥克斯韋方程組， 它主要適用于當(dāng)電磁波在空氣或真空中的傳播可以看作是在瞬間完成的，進(jìn)而波的傳播過(guò)程無(wú)需求解的情形。該EM 模塊已與固體結(jié)構(gòu)分析程序及固體傳熱程序進(jìn)行了耦合。在電磁場(chǎng)的求解過(guò)程中，它對(duì)導(dǎo)體采用的是有限元方法(FEM)，而對(duì)周圍的空氣及絕緣體采用的則使用邊界元方法(BEM)。

汽車前擋風(fēng)玻璃受撞擊碎裂問(wèn)題 (Peridynamics) 

Bond-Based Peridynamics鍵型近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)，是最近十多年興起的，模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)破壞行為的新型非局部理論。針對(duì)傳統(tǒng)鍵型近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的局限性，例如特殊的位移邊界條件施加方法和均勻網(wǎng)格要求，LS-Dyna 利用非連續(xù)伽遼金理論構(gòu)建了針對(duì)鍵型近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的虛功控制方程，在有限元法的框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)了該理論。該方法在汽車擋風(fēng)玻璃、水泥構(gòu)件、脆性塑料構(gòu)件的破壞模擬中得到廣泛應(yīng)用。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)模擬 

此外，LSTC公司還和多家航空工業(yè)企業(yè)、高校、研究所聯(lián)合成立了工作組AWG（https://awg.lstc.com），航空航天工作組（AWG）的使命是在AWG網(wǎng)站上開(kāi)發(fā)和發(fā)布利弗莫爾軟件技術(shù)公司（LSTC）非線性分析程序LS-DYNA?的航空航天測(cè)試案例和建模指南。該任務(wù)是通過(guò)行業(yè)，政府機(jī)構(gòu)，學(xué)術(shù)界和LSTC的合作實(shí)現(xiàn)的。目標(biāo)是通過(guò)LS-DYNA?提高航空航天影響模擬的一致性和可靠性，從而獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)這些模擬的接受。

                     

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由于篇幅限制，還有一些LS-DYNA功能和進(jìn)展未作說(shuō)明，如想詳細(xì)了解LS-DYNA軟件新功能及新應(yīng)用，敬請(qǐng)關(guān)注上海仿坤公司網(wǎng)站：www.lsdyna-china.com