SPG方法的案例
LS-DYNA中的材料加工，制造過程及破壞分析-無網格SPG方法
由于這些限制，近20年來LS-DYNA研發團隊開發了一些新的方法，例如自適應法、XFEM、cohesive elements，以及Node splitting方法進行材料分析，這些方法適用于裂紋擴展問題分析，卻不適合于涉及到材料大面積損傷的加工過程分析，或者說不適用于材料加工過程中部分材料去除問題，基于有限元的方法都不太適用這類問題。另一種方法無網格法和粒子法，第一類為Collocation方法的SPH，另一種為基于Galerkin算法的SPG方法，使用虛功原理來建立離散的計算域，SPG方法更穩定且滿足conservation Law。此外還有DEM、近場動力學方法、ALE方法等，這些方法都有各自的特點和各自的應用領域。本文將主要介紹光滑粒子伽遼金法SPG，它適用于延性材料的動態破壞分析。
比較FEM、SPG和SPH方法。它們都基于平衡方程，strongform強形式。伽遼金虛功方程（應用于FEM和SPG），是用變分法建立虛功方程，最小化整個計算域的誤差。Collocation方法是直接基于強形式在時間域上進行離散。大部分數值方法都是在離散的空間建立近似場，然后計算第一階導數，它們的形函數均不同。有限元和SPG都滿足形函數加起來等于1，且都滿足一階收斂。SPG方法非常適用于材料失效分析，但它為了得到更真實的結果，需要更多的計算時間。
SPG主要特征。所有用于有限元的criteria破壞準則在SPG中都能使用。有限元涉及較強的網格相關性，SPG有較少的網格相關性。對于有限元來說，若采用損傷力學模型計算，應力會變成0，然后刪除單元，導致不能滿足質量、動量或能量的守恒。而SPG采用Bound failure，不刪除任何的材料點，能保證質量和動量的守恒，并且只損失和Bond failure相關的一部分能量。
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<p><br></p><p>采用spg方法模擬彈丸高速侵徹混凝土靶。</p><p>彈丸為T250高強度鋼，剛體材料。</p><p>混凝土靶抗壓強度48MPa,RHT模型。</p><p>此方法可以清晰模擬出開坑，徑向裂紋，而且可以避免FEM方法中采用侵蝕算法導致的質量不守恒。</p><p>付費部分為k文件。</p><p>文件為簡單示例，有一定的泄露情況，計算參數仍需要自己調整。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/935851013275416dbb620c05b56859be.png?
展開 從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅲ
案例15：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬磨削
模型說明：本次視頻介紹如何在LS-DYNA中使用SPG模擬金屬磨削的問題。模型中金屬磨削的位置采用*SETION_SOLID_SPG關鍵字定義，ELFORM采用47，其余位置采用傳統有限元建模處理，兩者的連接采用共節點的方式，磨具以1,000mm/s的速度沿著X方向運動，并且沿著Z軸以160,000轉/分的速度前進。
完整展示：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬磨削??
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案例16：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬沖擊
模型說明：本次視頻介紹如何在LS-DYNA中使用SPG模擬沖擊鋁合金板的問題。模型中沖擊板中心的位置采用*SETION_SOLID_SPG關鍵字定義，ELFORM采用47，其余位置采用傳統有限元建模處理，兩者的連接采用共節點的方式，沖擊速度為970m/s。
完整展示：使用LS-DYNA SPG方法模擬金屬沖擊??
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前期閱讀：從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅰ
從入門到精通 | LS-DYNA案例學習系列Ⅱ
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展開 如何在LS-DYNA中選擇合適的先進數值計算方法進行動態破壞分析
SPG的bond破壞的準則是EPS等效塑性應變或損傷模型等，會保持質量守恒；
3）Shape function enrichment是擴展有限元XFEM方法，該方法需要跟蹤裂紋界面，然后根據需要、通過形函數在插值空間表達裂紋。該方法也有等效塑性變或損傷模型作為破壞準則，并且可以滿足質量守恒；
4）Numerical failure例如SPH無需Failure Criteria，這是由于在拉伸的過程中，當數值方法找不到兩個點的關聯而自動產生破壞，也不存在質量不守恒的問題。
LS-DYNA中提供的先進動態破壞數值方法
SPG光滑粒子伽遼金法。該方法主要針對延性材料的破壞，模擬三維固體材料里的損傷，應用場景多為低中速的加工和高速的破壞；
Peridynamics近場動力學方法。該方法主要處理脆性材料的多裂紋擴展及多裂紋擴展形成的脆片，面向三維的固體材料，應用場景多為中低速的加工或者是破壞；
XFEM擴展有限元法。主要針對準脆性和延性材料的破壞，多應用于殼結構單裂紋擴展的中低速沖擊問題；
SPH光滑粒子流體動力學方法。該方法相對成熟，主要針對脆性和延性材料的破壞，多應用于高速沖擊下三維固體材料的脆片化。SPH主要應用于流體分析，但由于是基于Lagrange的方法，所以也適用于固體分析，因為高速沖擊下固體也會表現出流體的特性。
特征及案例介紹
* SPG方法
SPG方法是由LS-DYNA開發的真正意義上的無網格法。常規的無網格法需要背景網格來進行積分，在處理破壞時有一定局限性。而SPG法則使用節點積分，是真正意義上的穩定的無網格法。SPG可以十分便捷地與有限元part進行耦合，能夠處理大變形等問題。
展開 
LS-DYNA滾刀旋轉破巖（SPH/SPG） ￥400
<p>基于LS-DYNA軟件，刀盤為剛體，旋轉破巖，巖石采用SPH、SPG方法構建</p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/342f29764a6147cc8f8b59dbbd623855.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/342f29764a6147cc8f8b59dbbd623855.png"></figure></figure><p><br></p>
展開 LSTC公司及LS-DYNA軟件
作為顆粒方法， 它可以自然地運用接觸算法來處理流體和固體間的相互作用。
鋁和鋼的鉚接問題 (SPG)
SPG 無網格方法是基于直接點積分(Direct Nodal Integration)的迦遼金算法。直接點積分的不穩定性問題在 SPG方法中用光滑位移理論 (Displacement Smoothing Theory)進行了處理，這使得該方法穩定性好、精度高。相比于傳統高斯積分的無網格法，其效率又因為直接點積分得到了一定的提升。
研究車頂蓋結構受流場影響下變形的車輛模型
不可壓縮流的計算模塊 (ICFD Solver)，一開始就被設計為一個可以提供準確性，以及具有可擴展性之流體力學計算的多物理求解器，同時，可以簡單地與LS-DYNA其他物理模塊整合起來。ICFD持續的發展重心放在了與新模塊整合、耦合算法的改良、計算效率的增進、以及考慮到非計算流體力學或固體力學背景的使用者，其耦合計算時，步驟也非常簡單。
航天飛機再入大氣層
可壓縮流的計算模塊(CESE Solver)該模塊采用的是計算流體力學中一種新的數值計算方法，即 守恒元/解元(CE/SE) 方法，也稱時-空守恒格式。該方法與傳統計算方法相比有許多獨特的優點。該方法采用了一種簡單而有效的激波捕捉技術，不象許多傳統 方法那樣需要求解黎曼問題。 它把流體守恒變量及其空間偏導數都作為變量來同時進行求解，從而使其比同類格式的計算精度更高。
電池模組的多物理場擠壓分析（溫度、電壓、電流密度）
電磁場計算模塊 (EM Solver)該模塊求解的是渦電流(誘導-擴散)逼近下的麥克斯韋方程組， 它主要適用于當電磁波在空氣或真空中的傳播可以看作是在瞬間完成的，進而波的傳播過程無需求解的情形。該EM 模塊已與固體結構分析程序及固體傳熱程序進行了耦合。
展開 One Code, One Model | 一文詳解顯式有限元鼻祖Ansys LS-DYNA
在隱式計算、S-ALE流固耦合計算、DEM離散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG無網格法、ICFD不可壓縮流體及流固耦合計算、CESE高速可壓縮流體計算、電磁場（EM）計算、Peri-Dynamic算法等領域，尤其有快速的進步與發展。以下列舉的是部分LS-DYNA支持的不同分析類型和方法：
任意拉格朗日歐拉方法
不可壓縮流體動力學
守恒元/求解可壓縮流體
離散單元法
電磁學
SPG無網格伽遼金方法
S-ALE流固耦合
隱式仿真
NVH分析
SPH粒子法
熱傳導
近場動力學
S-ALE求解器與ALE完全相同，但S-ALE在實現上是獨立于ALE而全新開發的，網格的簡單與單一性也使得程序變得簡潔與易維護，簡潔的程序又反過來提高了運行的效率。
LS-DYNA頻域分析（FDA）模塊用于工程仿真和分析中進行頻域模擬。它為客戶關注的行業，提供振動、噪音和結構耐久性的解決方案，例如車輛的NVH（噪音，振動和平順度）以及金屬結構和部件的耐久性，這種分析對于車輛和其他結構的舒適性，安全性和完整性至關重要。
SPH法，作為一種無網格拉格朗日的粒子方法，有著它自身的優點。作為無網格方法，它可以自然處理極端變形，移動邊界，自由表面和可變形邊界。作為拉格朗日方法，物質點的物理變量隨時間的變化可無需特殊處理而被輕易提取；自由表面和移動邊界，以及物質界面的邊界條件也自然滿足。作為粒子方法，它可以自然地運用接觸算法來處理流體和固體間的相互作用。
SPG無網格方法是基于直接點積分（Direct Nodal Integration) 的迦遼金算法。
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任意拉格朗日歐拉方法
不可壓縮流體動力學
守恒元/求解可壓縮流體
離散單元法
電磁學
SPG無網格伽遼金方法
S-ALE流固耦合
隱式仿真
NVH分析
SPH粒子法
熱傳導
近場動力學
S-ALE求解器與ALE完全相同，但S-ALE在實現上是獨立于ALE而全新開發的，網格的簡單與單一性也使得程序變得簡潔與易維護，簡潔的程序又反過來提高了運行的效率。
LS-DYNA頻域分析（FDA）模塊用于工程仿真和分析中進行頻域模擬。它為客戶關注的行業，提供振動、噪音和結構耐久性的解決方案，例如車輛的NVH（噪音，振動和平順度）以及金屬結構和部件的耐久性，這種分析對于車輛和其他結構的舒適性，安全性和完整性至關重要。
SPH法，作為一種無網格拉格朗日的粒子方法，有著它自身的優點。作為無網格方法，它可以自然處理極端變形，移動邊界，自由表面和可變形邊界。作為拉格朗日方法，物質點的物理變量隨時間的變化可無需特殊處理而被輕易提取；自由表面和移動邊界，以及物質界面的邊界條件也自然滿足。作為粒子方法，它可以自然地運用接觸算法來處理流體和固體間的相互作用。
SPG無網格方法是基于直接點積分（Direct Nodal Integration) 的迦遼金算法。
展開 Ansys LS-DYNA在工程機械行業應用
橋式吊車繩索模擬案例分享
背景
-廣泛使用，負荷較大
-持續軸向動態載荷，彎矩及扭矩
-復雜的1D-3D接觸
-合適的1維單元材料本構：*MAT_MOMENT_CURVATURE_BEAM
建模
材料參數
邊界條件
結果分析I
結果分析II
附錄
LS-DYNA工程機械典型應用
車輛相關
ROPS
ROPS–法規–試驗
客車：Roll-Over Crashworthiness
商用車——ECE R29-03
-工信部官網于2019年7月8日發布消息，為適應我國商用車性能高速發展現狀，不斷提高商用車乘員保護技術要求，工業和信息化部裝備工業司組織行業機構、重點企業等單位開展了強制性國家標準GB26512-2011的修訂工作
-《商用車駕駛室乘員保護》基本框架：結合我國實際現狀，全面采用UN ECE R29（03系列）技術要求
客戶案例
高度非線性場景
材料本構
試驗&仿真
Element Erosion
仿真方法——FEM
-精度高
-建模和邊界條件容易加載
-大變形不易
-刪單元影響力和能量
仿真方法——FEM—DEM/SPH
仿真方法——SPG
SPG Features
? Galerkin framework: the same as the conventional FEM
‐Numerically accurate and robust in solid and structure analysis
‐Straightforward to reuse and couple with existing FEM models
? Capable to deal with large material
展開 Ansys LS-DYNA 2023R1 & LS-DYNA Solver R14.0新功能介紹
內容綱要
內容綱要：
??Workbench LS-DYNA界面的新功能特性介紹
?? 跌落測試（Drop test）模型設置
?? 后處理界面新功能
??LS-DYNA R14.0求解器新功能和改進，涉及以下方面
?? 最新的MPP并行計算技術
?? 乘員約束系統關鍵字功能改進（安全氣囊、安全帶）
?? 不同物理場求解器（ICFD、CESE、EM和thermal）的最新特性
?? SPH方法功能改進以及基于ISPH方法的車輛涉水仿真工作流程
?? ALE/S-ALE方法最新關鍵字功能
?? 多重尺度仿真求解技術和先進數值方法（SPG、Peridynamics）的新功能
?? 材料本構、單元算法、連接和接觸
?? 隱式、NVH和聲學計算
報名方式
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