ЛС-ДИНА
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2018 г. ) |
 Снимок экрана из LS-PrePost, показывающий результаты моделирования LS-DYNA столкновения Geo Metro с жесткой стеной на скорости 120 километров в час (75 миль в час). | |
| Разработчик(и) | LSTC (Ansys, Inc.) |
|---|---|
| Стабильная версия | Р10.1 / 2022 г. |
| Операционная система | Microsoft Windows , Linux , Unix [1] |
| Тип | Компьютерное проектирование , Анализ методом конечных элементов |
| Лицензия | Запатентованное коммерческое программное обеспечение (1978 DYNA3D, общественное достояние). [2] ) |
| Веб-сайт | Лсдина |
LS-DYNA — это усовершенствованный программный пакет общего назначения для мультифизического моделирования, разработанный бывшей компанией Livermore Software Technology Corporation (LSTC), которая была приобретена Ansys в 2019 году. [3] Хотя пакет продолжает содержать все больше и больше возможностей для расчета многих сложных реальных задач, его происхождение и основная компетенция лежат в сильно нелинейном переходном динамическом анализе методом конечных элементов (FEA) с использованием явного интегрирования по времени. DYNA используется в автомобильной , аэрокосмической , строительной , биоинженерной военной LS , производственной и - отраслях.
История
[ редактировать ]3D FEA LS-DYNA возникла на основе программы DYNA3D , разработанной доктором Джоном О. Холлквистом в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в 1976 году. [4] DYNA3D был создан для моделирования удара ядерной бомбы Full Fuzing Option (FUFO) или Dial-a-yield для сброса на малой высоте (скорость удара ~ 40 м/с). В то время не существовало 3D-программного обеспечения для моделирования удара, а 2D-программное обеспечение было недостаточным. Хотя бомба FUFO в конечном итоге была отменена, разработка DYNA3D продолжалась. [2] DYNA3D использовала явное интегрирование по времени для изучения нелинейных динамических задач, при этом первоначальными приложениями были в основном анализ напряжений конструкций, подвергающихся различным типам воздействий. Изначально программа была очень простой, во многом из-за отсутствия в то время достаточных вычислительных ресурсов. Одновременно была разработана двумерная версия того же программного обеспечения. [4] DYNA3D В 1978 году исходный код был передан в общественное достояние без ограничений по запросу Франции. [2]
В 1979 году была выпущена новая версия DYNA3D, запрограммированная для оптимальной производительности суперкомпьютеров CRAY-1 . В этой новой версии улучшена обработка скользящего интерфейса, которая была на порядок быстрее, чем предыдущая обработка контакта. В этой версии также исключены структурные и твердые элементы более высокого порядка из первой версии, но включена поэлементная интеграция метода интегральных разностей, разработанного в 1974 году. [4]
Версия 1982 года включала девять дополнительных моделей материалов, которые позволяли проводить новые симуляции, такие как взаимодействие взрывчатых веществ и структур грунта. Релиз также позволил проанализировать реакцию конструкции на проникающие снаряды . Улучшения 1982 года еще больше увеличили скорость исполнения примерно на 10 процентов. Холквист был единственным разработчиком DYNA3D до 1984 года, когда к нему присоединился доктор Дэвид Дж. Бенсон. [5] В 1986 году было добавлено множество возможностей. Добавленные функции включали балки, оболочки, твердые тела, контакт с одной поверхностью, трение интерфейса, дискретные пружины и демпферы, дополнительную обработку песочных часов, дополнительную точную интеграцию объема и VAX / VMS , IBM , UNIX , COS совместимость с операционными системами . На данный момент DYNA3D стал первым кодом, имеющим общий алгоритм контакта с одной поверхностью. [4]
Возможности моделирования обработки металлов давлением и анализа композитов были добавлены в DYNA3D в 1987 году. Эта версия включала изменения в элементы оболочки и динамическую релаксацию . Последняя версия DYNA3D в 1988 году включала еще несколько элементов и возможностей. [4]
К 1988 году LLNL отправила около 600 кассет с программным обеспечением для моделирования. Холлквист консультировал около 60 компаний и организаций по вопросам использования DYNA3D. [2] В результате в конце 1988 года была основана Livermore Software Technology Corporation (LSTC) для продолжения разработки DYNA3D гораздо более целенаправленным образом, в результате чего появилась LS-DYNA3D (позже сокращенная до LS-DYNA). Таким образом, выпуск и поддержка DYNA3D были прекращены. С тех пор LSTC значительно расширила возможности LS-DYNA, пытаясь создать универсальный инструмент для большинства задач моделирования. [4]
В 2019 году LSTC была приобретена Ansys, Inc. [3]
Типичное использование
[ редактировать ]Нелинейность означает по крайней мере одно (а иногда и все) из следующих осложнений:
- Изменение граничных условий (например, контакт между частями, который меняется со временем)
- Большие деформации (например, смятие деталей из листового металла )
- Нелинейные материалы, которые не обладают идеально упругим поведением (например, термопластичные полимеры ).
Переходная динамика означает анализ высокоскоростных и кратковременных событий, в которых инерции силы важны . Типичное использование включает в себя:
- Автомобильная авария (деформация шасси , надувание подушек безопасности , натяжение ремней безопасности , ...)
- Взрывы (подводные мины , кумулятивные заряды ,...)
- Производство ( штамповка листового металла , ...)
Характеристики
[ редактировать ]LS-DYNA состоит из одного исполняемого файла и полностью управляется из командной строки. Таким образом, все, что требуется для запуска LS-DYNA, — это командная оболочка, исполняемый файл, входной файл и достаточно свободного места на диске для выполнения вычислений. Все входные файлы имеют простой формат ASCII и поэтому могут быть подготовлены с помощью любого текстового редактора . Входные файлы также можно подготовить с помощью графического препроцессора . Существует множество сторонних программных продуктов для предварительной обработки входных файлов LS-DYNA. LSTC также разрабатывает собственный препроцессор LS-PrePost , который распространяется свободно и работает без лицензии. Лицензиаты LS-DYNA автоматически получают доступ ко всем возможностям программы, от простого линейного статического механического анализа до передовых методов термического анализа и расчета потоков. Кроме того, они в полной мере используют программное обеспечение LSTC LS-OPT , автономный пакет оптимизации проектирования и вероятностного анализа с интерфейсом к LS-DYNA.
Возможности
[ редактировать ]Потенциальные применения LS-DYNA многочисленны и могут быть адаптированы для многих областей. LS-DYNA не ограничивается каким-либо конкретным типом моделирования. В конкретном моделировании любая из многих функций LS-DYNA может быть объединена для моделирования широкого спектра физических событий. Примером моделирования, включающего уникальное сочетание функций, является посадка НАСА JPL Mars Pathfinder , которая имитировала использование космическим зондом подушек безопасности для помощи при приземлении.
Возможности анализа LS-DYNA:
- Полные возможности 2D и 3D
- Нелинейная динамика
- Динамика жесткого тела
- Квазистатическое моделирование
- Обычные режимы
- Линейная статика
- Термический анализ
- Анализ жидкости
- Эйлеровы возможности
- ALE (произвольный лагранжев-эйлеров)
- FSI (взаимодействие жидкости и конструкции)
- Жидкости Навье-Стокса
- Решатель сжимаемой жидкости, CESE (элемент сохранения и элемент решения)
- FEM-жесткая динамическая связь нескольких тел ( MADYMO , Cal3D )
- Подводный шок
- Анализ отказов
- Распространение трещины
- в реальном времени Акустика
- Неявное пружинение
- Мультифизическая связь
- Структурно-тепловая связь
- Adaptive remeshing
- SPH ( Гидродинамика сглаженных частиц )
- ЦМР ( Метод дискретных элементов )
- EFG ( Бесэлементный Галеркин )
- Транспорт радиации
- ЭМ ( Электромагнетизм )
Библиотека материалов
[ редактировать ]Обширная библиотека моделей материалов LS-DYNA:
- Металлы
- Пластмассы
- Стекло
- Пены
- Ткани
- Эластомеры
- Соты
- Бетон и грунты
- Вязкие жидкости
- Пользовательские материалы
Библиотека элементов
[ редактировать ]Некоторые типы элементов, доступные в LS-DYNA:
- Балки (стандартные, ферменные, дискретные, вантовые и сварные) (с более чем 10 формулами балочных элементов)
- Дискретные элементы ( пружины и демпферы )
- Сосредоточенная инерция
- Сосредоточенные массы
- Акселерометры
- Датчики
- Ремни безопасности
- Преднатяжители
- Ретракторы
- Токосъемники
- Оболочки (3, 4, 6 и 8-узловые, включая 3D оболочки, мембраны, 2D плоское напряжение , плоскую деформацию и осесимметричные твердые тела) (с более чем 25 формулировками элементов оболочки)
- Твердые тела (4- и 10-узловые тетраэдры , 6-узловые пентаэдры и 8-узловые шестигранники ) (с более чем 20 составами твердых элементов)
- SPH- элементы
- Толстые оболочки (8 узлов)
Контактные алгоритмы
[ редактировать ]Алгоритмы контакта LS-DYNA:
- Гибкий контакт с телом
- Контакт гибкого тела с твердым телом
- Контакт твердого тела с твердым телом
- Контакт от края до края
- Разрушение контакта
- Связанные поверхности
- САПР-поверхности
- Жесткие стены
- Рисуем бусины
Приложения
[ редактировать ]Ударопрочность автомобилей и безопасность пассажиров
[ редактировать ]LS-DYNA используется в автомобильной промышленности для анализа конструкций транспортных средств. [6] [4] LS-DYNA точно прогнозирует поведение автомобиля при столкновении и последствия столкновения для пассажиров. С помощью LS-DYNA автомобильные компании и их поставщики могут тестировать конструкции автомобилей без необходимости оснастки или экспериментальных испытаний прототипа, что экономит время и деньги.
Специализированные автомобильные функции LS-DYNA:
- Ремни безопасности
- Контактные кольца
- Преднатяжители
- Ретракторы
- Датчики
- Акселерометры
- Подушки безопасности
- Модели манекенов Hybrid III
- Модели инфляторов
Формовка листового металла с помощью LS-DYNA
[ редактировать ]Одно из применений LS-DYNA — формовка листового металла. [6] [4] LS-DYNA точно прогнозирует напряжения и деформации, которым подвергается металл, и определяет, выйдет ли металл из строя. LS-DYNA поддерживает адаптивное изменение сетки и при необходимости уточняет сетку во время анализа, чтобы повысить точность и сэкономить время.
Применение LS-DYNA для обработки металлов давлением включает в себя:
- Штамповка металла
- Гидроформинг
- Ковка
- Глубокий рисунок
- Многоэтапные процессы
Применение в аэрокосмической промышленности
[ редактировать ]LS-DYNA используется в аэрокосмической промышленности для имитации столкновения с птицами . [6] [4] удержание лопаток реактивного двигателя и разрушение конструкции.
Аэрокосмические применения LS-DYNA включают:
- Удержание лезвия
- Удар птицы (лобовое стекло и лопасть двигателя)
- Анализ отказов
Военные и оборонные приложения
[ редактировать ]LS-DYNA широко используется исследователями из военных и оборонных ведомств. [7] [8] Некоторые из этих приложений включают в себя:
- Взрывы (подводная морская мина, кумулятивные заряды)
- Проникновение снаряда
- Рельсовая пушка
- Конструкция боеголовки
- Моделирование ударной волны
Нефтяная и газовая промышленность
[ редактировать ]LS-DYNA используется в нефтегазовой промышленности для выполнения анализа усталости морских сооружений, анализа отказов судов в случае столкновения и моделирования взаимодействия жидкостных конструкций. [9] Приложения LS-DYNA для нефтегазовой промышленности включают:
- Анализ платформы куртки
- выплескивания Анализ
- Ледяной удар
- волн и цунами Влияние
Другие приложения
[ редактировать ]Другие приложения LS-DYNA включают:
- Дроп-тестирование
- Конструкция банки и транспортной тары
- Проектирование электронных компонентов
- Формирование стекла
- Пластмассы, пресс-формы и выдувное формование
- Биомедицинские (сердечные клапаны)
- Резка металла
- Сейсмостойкая инженерия
- Анализ отказов
- Спортивный инвентарь (клюшки для гольфа, мячи для гольфа, бейсбольные биты, шлемы)
- Гражданское строительство (морские платформы, проектирование дорожного покрытия)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «LS-DYNA | Ливерморская корпорация программных технологий» .
- ^ Jump up to: а б с д Доктор Дэвид Дж. Бенсон. «История LS-DYNA» (PDF) . Калифорнийский университет, Сан-Диего . Проверено 25 марта 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Ансис-ЛСТЦ. «Ansys приобретает LSTC» . Ансис, Инк . Проверено 11 июня 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я ЛСТЦ. «Руководство пользователя по ключевым словам LS-DYNA, том 1» (PDF) . Ливерморская корпорация программных технологий (LSTC) . Проверено 25 марта 2009 г.
- ^ Сешу Ниммала. «Сравнение DYNA3D, NIKE3D и LS-DYNA» . Государственный университет Орегона. Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 года . Проверено 15 января 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с LSTC, Приложения LS-DYNA , получено 2 февраля 2017 г.
- ^ «LS-DYNA | Ливерморская корпорация программных технологий» . www.lstc.com . Проверено 9 января 2021 г.
- ^ «LS-DYNA | DFETECH | Dyna Forming Engineering & Technology» . www.dfe-tech.com . Проверено 9 января 2021 г.
- ^ «LS-DYNA | DFETECH | Dyna Forming Engineering & Technology» . www.dfe-tech.com . Проверено 9 января 2021 г.