LS-DYNA - LS-DYNA
Vývojáři | LSTC (Ansys, Inc.) |
---|---|
Stabilní uvolnění | R10.1 / 2020 |
Operační systém | Microsoft Windows , Linux , Unix |
Typ | Počítačem podporované inženýrství , analýza konečných prvků |
Licence | Proprietární komerční software (1978 DYNA3D Public Domain Software ) |
webová stránka | http://www.lstc.com/ |
LS-DYNA je pokročilý univerzální softwarový balíček pro simulaci vícefyzikové simulace vyvinutý bývalou Livermore Software Technology Corporation (LSTC), který společnost Ansys získala v roce 2019. I když balíček stále obsahuje více a více možností pro výpočet mnoha komplexů, problémy reálného světa, jejich původ a základní kompetence spočívají ve vysoce nelineární přechodové dynamické analýze konečných prvků (FEA) s využitím explicitní časové integrace. LS-DYNA se používá v automobilovém , leteckém a kosmickém průmyslu , ve stavebnictví a ve stavebnictví , ve vojenském , zpracovatelském a bioinženýrském průmyslu.
Dějiny
LS-DYNA pocházel z 3D FEA programové DYNA3D , vyvinutý Dr. John O. Hallquist v Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v roce 1976. DYNA3D byl vytvořen, aby simulovali dopad Full fixační Option (FUFO) nebo " Dial -a-výnos „jaderná bomba pro uvolnění v malé výšce (rychlost nárazu ~ 40 m / s). V té době nebyl k dispozici žádný 3D software pro simulaci nárazu a 2D software byl nedostatečný. Ačkoli byla bomba FUFO nakonec zrušena, vývoj DYNA3D pokračoval. DYNA3D použil explicitní časovou integraci ke studiu nelineárních dynamických problémů, přičemž původní aplikace byla většinou napěťová analýza struktur procházejících různými typy nárazů. Program byl zpočátku velmi jednoduchý, hlavně kvůli nedostatku adekvátních výpočetních zdrojů v té době. Souběžně byla vyvinuta dvourozměrná verze stejného softwaru. V roce 1978 byl zdrojový kód DYNA3D uvolněn do veřejné sféry bez omezení na žádost Francie.
V roce 1979 byla vydána nová verze DYNA3D, která byla naprogramována pro optimální výkon na superpočítačích CRAY-1 . Toto nové vydání obsahovalo vylepšené zpracování klouzavého rozhraní, které bylo řádově rychlejší než předchozí zpracování kontaktu. Tato verze také eliminovala strukturní a vyšší řádové pevné prvky první verze, a to včetně elementární integrace metody integrálního rozdílu vyvinuté v roce 1974.
Uvolnění z roku 1982 zahrnovalo devět dalších materiálových modelů, které umožňovaly nové simulace, jako jsou interakce výbušniny a půdy. Uvolnění také umožnilo analýzu strukturální odezvy v důsledku pronikání projektilů . Vylepšení v roce 1982 dále zvýšila rychlost provádění přibližně o 10 procent. Hallquist byl jediným vývojářem DYNA3D až do roku 1984, kdy se k němu připojil Dr. David J. Benson. V roce 1986 bylo přidáno mnoho funkcí. Mezi přidané funkce patřily nosníky, skořepiny, tuhá tělesa, kontakt s jednou plochou, tření rozhraní, diskrétní pružiny a tlumiče, volitelná úprava přesýpacích hodin, volitelná integrace přesného objemu a kompatibilita operačního systému VAX / VMS , IBM , UNIX , COS . V tomto okamžiku se DYNA3D stal prvním kódem, který měl obecný algoritmus kontaktu s jedním povrchem.
V roce 1987 byly do DYNA3D přidány možnosti simulace tváření kovů a kompozitní analýzy. Tato verze zahrnovala změny prvků skořepiny a dynamickou relaxaci . Konečné vydání DYNA3D v roce 1988 zahrnovalo několik dalších prvků a schopností.
Do roku 1988 LLNL zaslala přibližně 600 pásek obsahujících simulační software. Hallquist konzultoval použití DYNA3D pro téměř 60 společností a organizací. Výsledkem je, že na konci roku 1988 byla založena společnost Livermore Software Technology Corporation (LSTC), aby pokračovala ve vývoji DYNA3D mnohem cíleněji, což vedlo k LS-DYNA3D (později zkráceně na LS-DYNA). Vydání a podpora pro DYNA3D byly tedy zastaveny. Od té doby LSTC výrazně rozšířil možnosti LS-DYNA ve snaze vytvořit univerzální nástroj pro většinu simulačních potřeb.
V roce 2019, LSTC získal Ansysu, Inc .
Typické použití
Nelineární znamená alespoň jednu (a někdy i všechny) z následujících komplikací:
- Změna okrajových podmínek (například kontakt mezi součástmi, který se časem mění)
- Velké deformace (například zmačkání plechových dílů)
- Nelineární materiály, které nevykazují ideálně elastické chování (například termoplastické polymery )
Přechodná dynamika znamená analýzu vysoké rychlosti a krátkodobých událostí, kde jsou důležité setrvačné síly . Typická použití zahrnují:
- Náraz automobilu (deformace podvozku , nafouknutí airbagu , napnutí bezpečnostního pásu , ...)
- Výbuchy (podvodní miny , tvarované nálože , ...)
- Výroba ( lisování plechů , ...)
Vlastnosti
LS-DYNA se skládá z jednoho spustitelného souboru a je zcela řízen z příkazového řádku. Proto je ke spuštění LS-DYNA zapotřebí pouze příkazové prostředí, spustitelný soubor, vstupní soubor a dostatek volného místa na disku pro spuštění výpočtu. Všechny vstupní soubory jsou v jednoduchém formátu ASCII a lze je tedy připravit pomocí libovolného textového editoru . Vstupní soubory lze také připravit pomocí grafického preprocesoru . Pro předzpracování vstupních souborů LS-DYNA je k dispozici mnoho softwarových produktů třetích stran. LSTC také vyvíjí vlastní preprocesor LS-PrePost , který je volně distribuován a běží bez licence. Držitelé licence na LS-DYNA mají automaticky přístup ke všem možnostem programu, od jednoduché lineární statické mechanické analýzy až po pokročilé metody tepelného a průtokového řešení. Dále plně využívají software LSST - LSTC , samostatný balíček pro optimalizaci designu a pravděpodobnostní analýzu s rozhraním pro LS-DYNA.
Schopnosti
Potenciální aplikace LS-DYNA jsou četné a lze je přizpůsobit mnoha oborům. LS-DYNA není omezen na žádný konkrétní typ simulace. V dané simulaci lze libovolnou z mnoha funkcí LS-DYNA kombinovat a modelovat širokou škálu fyzických událostí. Příkladem simulace, která zahrnuje jedinečnou kombinaci funkcí, je přistání NASA JPL Mars Pathfinder, které simulovalo použití airbagů vesmírné sondy na pomoc při jejím přistání.
Možnosti analýzy LS-DYNA:
- Plné 2D a 3D funkce
- Nelineární dynamika
- Dynamika tuhého těla
- Kvazi-statické simulace
- Normální režimy
- Lineární statika
- Tepelná analýza
- Analýza tekutin
- Euleriánské schopnosti
- ALE (libovolný lagraniánský-euleriánský)
- FSI (Fluid-Structure Interaction)
- Kapaliny Navier-Stokes
- Řešič stlačitelné tekutiny, CESE (Conservation Element & Solution Element)
- Pevná spojka pro dynamiku více těl pomocí MKP ( MADYMO , Cal3D )
- Podvodní šok
- Analýza selhání
- Šíření trhlin
- Akustika v reálném čase
- Implicitní Springback
- Multifyzikální vazba
- Strukturálně-tepelná vazba
- Adaptivní řemeshing
- SPH ( vyhlazená částicová hydrodynamika )
- DEM ( metoda diskrétních prvků )
- EFG ( Element Free Galerkin )
- Radiační doprava
- EM ( elektromagnetismus )
Knihovna materiálů
Komplexní knihovna materiálových modelů LS-DYNA:
- Kovy
- Plasty
- Sklenka
- Pěny
- Tkaniny
- Elastomery
- Voštiny
- Beton a zeminy
- Viskózní kapaliny
- Uživatelem definované materiály
Knihovna prvků
Některé typy prvků dostupné v LS-DYNA:
- Nosníky (standardní, příhradové, diskrétní, kabely a svary) (s více než 10 formulacemi prvků nosníku)
- Diskrétní prvky ( pružiny a tlumiče )
- koncentrovaný setrvačnosti
- Koncentrované masy
- Akcelerometry
- Senzory
-
Bezpečnostní pásy
- Předpínače
- Navíječe
- Prsteny
- Mušle (3, 4, 6 a 8 uzlů včetně 3D skořepin, membrán, 2D rovinného napětí , rovinného přetvoření a osově symetrických těles) (s více než 25 formulacemi skořepinových prvků)
- Pevné látky (4 a 10 uzlové čtyřstěny , 6 uzlové pentahedrony a 8 uzlové šestihrany ) (s více než 20 formulacemi pevných prvků)
- SPH prvky
- Silné skořápky (8 uzlů)
Kontaktujte algoritmy
Kontaktní algoritmy LS-DYNA:
- Flexibilní kontakt s tělem
- Flexibilní kontakt těla s tuhým tělem
- Kontakt tuhého těla s tuhým tělem
- Kontakt od okraje k okraji
- Erodující kontakt
- Vázané povrchy
- CAD povrchy
- Pevné stěny
- Nakreslete korálky
Aplikace
Havarijní odolnost automobilu a bezpečnost cestujících
LS-DYNA se používá v automobilovém průmyslu k analýze návrhů vozidel. LS-DYNA přesně předpovídá chování automobilu při srážce a účinky srážky na cestující ve vozidle. S LS-DYNA mohou automobilové společnosti a jejich dodavatelé testovat návrhy automobilů, aniž by museli prototypovat nebo experimentálně testovat, čímž šetří čas a náklady.
Specializované automobilové funkce LS-DYNA:
- Bezpečnostní pásy
- Kluzné kroužky
- Předpínače
- Navíječe
- Senzory
- Akcelerometry
- Airbagy
- Fiktivní modely Hybrid III
- Modely hustilky
Tváření plechů pomocí LS-DYNA
Jednou z aplikací LS-DYNA je tváření plechů. LS-DYNA přesně předpovídá napětí a deformace, kterým kov čelí, a určuje, zda kov selže. LS-DYNA podporuje adaptivní řemeshing a podle potřeby upraví síť během analýzy, aby se zvýšila přesnost a ušetřil čas.
Aplikace tváření kovů pro LS-DYNA zahrnují:
- Lisování kovů
- Hydroformování
- Kování
- Hluboké kreslení
- Vícestupňové procesy
Aplikace v leteckém a kosmickém průmyslu
LS-DYNA se používá v leteckém a kosmickém průmyslu k simulaci úderů ptáků , zadržování lopatek proudových motorů a selhání konstrukce.
Mezi letecké aplikace pro LS-DYNA patří:
- Zadržení čepele
- Úder ptáka (čelní sklo a list motoru)
- Analýza selhání
Vojenské a obranné aplikace
LS-DYNA je hojně využívána vědci z armády a obrany. Mezi tyto aplikace patří:
- Výbuchy (podmořský námořní důl, tvarované nálože)
- Průnik střely
- Železniční zbraň
- Hlavice Design
- Modelování rázových vln
Ropný a plynárenský průmysl
LS-DYNA se používá v ropném a plynárenském průmyslu k provádění únavové analýzy na pobřežních strukturách, analýze poruch lodí v případě kolize a simulaci interakcí struktur tekutin. Mezi aplikace LS-DYNA pro ropný a plynárenský průmysl patří:
Další aplikace
Mezi další aplikace LS-DYNA patří:
- Testování pádem
- Může a přepravní kontejner design
- Návrh elektronických součástek
- Tvarování skla
- Plasty, formy a vyfukování
- Biomedicína (srdeční chlopně)
- Řezání kovů
- Zemětřesení inženýrství
- Analýza selhání
- Sportovní vybavení (golfové hole, golfové míčky, baseballové pálky, helmy)
- Inženýrské stavitelství (offshore plošiny, design chodníků)