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概述 LS-DYNA 是ANSYS Workbench中一款顯式動(dòng)力學(xué)分析的模塊，廣泛應(yīng)用于碰撞、沖擊、爆炸等非線性瞬態(tài)問(wèn)題。其核心優(yōu)勢(shì)在于處理大變形、材料失效和復(fù)雜接觸問(wèn)題。以下將結(jié)合輪船/防撞梁碰撞案例，說(shuō)明 LS-DYNA 的關(guān)鍵操作流程。本文檔詳細(xì)介紹了輪船碰撞仿真的主要技術(shù)點(diǎn)，包括幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件、計(jì)算設(shè)置和結(jié)果分析等內(nèi)容。

本文選用ANSYS/LS-DYNA模塊作為此次仿真的模擬平臺(tái)，此平臺(tái)結(jié)合了ANSYS的強(qiáng)大前后處理功能和LS-DYNA求解器的強(qiáng)大分析能力[7],L S-D Y N A通過(guò)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，ANSYS/LS-DYNA顯示時(shí)間積分采用中心差分法，即n個(gè)時(shí)間步結(jié)束后加速度的計(jì)算和LS-DYNA中的時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)算分別為：式中，M為質(zhì)量矩陣；P為第n個(gè)時(shí)間步內(nèi)所施加的節(jié)點(diǎn)外力向量；Fint

本求解器是 LS-DYNA 中第一個(gè)應(yīng)用新的體網(wǎng)格劃分器，它只需將流體域邊界的高質(zhì)量表面網(wǎng)格作為輸入，然后由 程序自動(dòng)生成體網(wǎng)格。另外，在隨著不可壓縮流的時(shí)間推進(jìn)期間，求解器將自適應(yīng)地重新網(wǎng)格化輸入求解器 特點(diǎn)。網(wǎng)格劃分器的另一個(gè)重要特征是能夠創(chuàng)建邊界層網(wǎng)格。當(dāng)在流體壁附近計(jì)算剪切應(yīng)力時(shí)，這些各向異性邊界層網(wǎng)格是模型求解關(guān)鍵。

所有的有限元模型，都必然涉及網(wǎng)格劃分，ANSYS LS-DYNA針對(duì)劃分的網(wǎng)格，包括四節(jié)點(diǎn)四面體、八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元、二節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧⑷?jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)殼單元、八節(jié)點(diǎn)實(shí)體殼單元、桁架單元、膜單元、離散單元和剛體，每種單元類型都有各種各樣的單元公式。本文以跌落仿真中最常用的實(shí)體單元、殼單元進(jìn)行闡述如何選擇單元公式。

AUTODYN完全集成在ANSYS Workbench中，充分利用ANSYS Workbench的雙向CAD接口、參數(shù)化建模以及方便實(shí)用的網(wǎng)格劃分技術(shù)，還具有自身獨(dú)特的前、后處理和分析模塊。

本文原創(chuàng)首發(fā)于訂閱號(hào)：上海安世亞太，關(guān)于ANSYS 2022 版本的學(xué)習(xí)資料，可在上海安世亞太訂閱號(hào)自助領(lǐng)取。許多用戶現(xiàn)在習(xí)慣用第三方的前后處理工具，也有很大一部分用戶習(xí)慣于在Workbench中進(jìn)行LS-DYNA的前后處理。ANSYS不斷地在Workbench中增加新的功能，讓LS-DYNA在Workbench的前后處理環(huán)境能夠得到更好的支持。

LS DYNA在顯示動(dòng)力學(xué)中的地位不可撼動(dòng)，但LS DYNA自身的前后處理軟件LS-Prepost操作界面并不友好，尤其是對(duì)新手而言，關(guān)鍵字的學(xué)習(xí)較為困難。隨著LS DYNA被ANSYS收購(gòu)，Workbench界面下的LS DYNA模塊較為容易上手，但該模塊仍有不足，比如不能支持LS DYNA所有的材料本構(gòu)模型。

通過(guò)學(xué)習(xí)本教程，您將系統(tǒng)地學(xué)習(xí)到如何定義材料屬性，這是準(zhǔn)確模擬撞擊過(guò)程的基礎(chǔ)；如何進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分，以保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；如何施加載荷和邊界條件，使模擬更加符合實(shí)際情況；以及最終如何求解和分析結(jié)果，從模擬數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的信息。 啟動(dòng)Ansys Workbench，選擇LS-DYNA模塊,鼠標(biāo)左鍵按住將此模塊拖拽到右邊空白操作區(qū)。如下圖所示。

包括重啟動(dòng)、材料模型、輸入位移、邊界條件以及接觸等設(shè)置都進(jìn)行了優(yōu)化，還增加了與Ansys Fluent進(jìn)行單項(xiàng)熱耦合的功能；同時(shí)，針對(duì)顯式計(jì)算的特點(diǎn)，優(yōu)化了網(wǎng)格劃分的功能，增加了新的網(wǎng)格質(zhì)量指標(biāo)，提升了LS-DYNA分析中網(wǎng)格的質(zhì)量；而全新產(chǎn)品Ansys Forming是一款一體化金屬?zèng)_壓仿真軟件，通過(guò)利用LS-DYNA求解器的速度和準(zhǔn)確性，能夠以數(shù)字方式設(shè)計(jì)和驗(yàn)證金屬薄板成形流程的每一步。

文章來(lái)源：Ansys 2023R1網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，作者：許敬曉博士，ANSYS高級(jí)研發(fā)工程師視頻鏈接：LS-DYNA中自適應(yīng)ISPG方法的最新進(jìn)展及其應(yīng)用--回流焊、膠粘劑流動(dòng)和涂層模擬技術(shù)校對(duì)：董驍， Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師；整理編輯：俞琴

前處理測(cè)試： 此算例的沖壓過(guò)程包含重力、拉延、修邊、回彈四個(gè)步驟，從設(shè)置過(guò)程看，ANSYS Forming比同類軟件有幾個(gè)顯著進(jìn)步的地方: 2.1：網(wǎng)格自動(dòng)劃分 用戶可以做到全程無(wú)感（后臺(tái)自動(dòng)處理），當(dāng)然用戶也可以在必要時(shí)對(duì)網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，筆者測(cè)試的幾個(gè)例子，都無(wú)需調(diào)整 2.2 簡(jiǎn)化了工藝設(shè)置過(guò)程 此軟件，對(duì)已經(jīng)有同類應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的用戶，可以很快上手，學(xué)習(xí)成本極低

</p><p class="ql-align-justify">步驟二：將坐標(biāo)信息導(dǎo)入ANSYS或ABAQUS中，結(jié)合軟件自帶建模語(yǔ)言進(jìn)行建模及網(wǎng)格劃分，四面體網(wǎng)格可通過(guò)hypermesh進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)格劃分，也可采用自編網(wǎng)格投影法進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，不同方法均存在利弊。

將碎冰模型劃分網(wǎng)格并根據(jù)工況完成后續(xù)的有限元模擬分析。

二、網(wǎng)格及邊界條件：細(xì)節(jié)決定仿真質(zhì)量? 這個(gè)汽車簡(jiǎn)化模型，在 workbench 中還搭配建立了墻壁和地面。模型的殼體厚度設(shè)置尤為關(guān)鍵，它代表著汽車殼體的鋼板厚度。由于采用 shell 單元建立模型，網(wǎng)格也相應(yīng)地采用 shell 劃分? 在邊界條件方面，我們給汽車整體加載了 120km/H 的速度，換算下來(lái)就是 33m/s，這可是相當(dāng)快的速度了。

ANSYS發(fā)行版本保持一致, 此次評(píng)測(cè)的R14.0.0 \F14.1.0需配合ANSYS相應(yīng)授權(quán)使用； LS-DYNA各版本需要最低ANSYS授權(quán)版本如下： LS-DYNA版本 最低ANSYS授權(quán)版本 備注 發(fā)布日期 LS-DYNA R3.X-11.1系列