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ANSYS LSDYNA是一個顯式通用非線性動力分析有限元程序，可以求解各種二維、三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成形等非線性問題。

軟件功能齊全，可求解涉及到幾何非線性（大位移、大轉動和大應變）、材料非線性（200多種材料動態模型）和接觸非線性（50多種）的瞬態

動力學問題。ANSYS LSDYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平臺下新的使用環境，包括前處理模塊、求解模塊、后處理模塊

該軟件具有很廣泛的分析功能

可模擬許多二、三維結構的物理特性：

非線性動力分析

非線性熱分析

材料失效分析

裂紋擴展分析

結構接觸分析

準靜態分析

歐拉場分析

ALE 分析

FSI 分析

ANSYS LSDYNA

ANSYS LSDYNA特點

目前，瞬態問題（如碰撞、渦輪葉片包容等）和大變形問題（沖

壓與成形等）給數值仿真分析人員帶來很大的挑戰。ANSYS

LSDYNA 模塊使工程分析人員能夠理解和分析產品在制造、

運輸和使用過程中可能發生的嚴重負載情況下的復雜物理過

程。ANSYS LSDYNA 在眾多的行業中有著大量的應用，如：

汽車、金屬成形、沖壓和鍛造等。該模塊典型的優勢特點如下：

高效豐富的求解器

顯式算法仿真分析需要大量的計算時間，ANSYS LSDYNA

的顯式算法擁有最優的性能。除了單核良好的性能外，該模

塊隨著核數的增加，其并行效率具有幾乎線性化的性能。

ANSYS LSDYNA 具有Lagrange、ALE、Euler、SPH、

EFG 等求解器。

ALE 和Euler 列式

ANSYS LSDYNA 程序主要采用Lagrange 有限元列式，其

單元網格附著在材料上，隨著材料的流動而產生單元網格的

變形。但是在結構變形過于巨大時，有可能使有限元網格造成嚴重畸變，引起數值計算的困難，甚至程序終止運算。ALE 列式和Euler 列式可以克

服單元嚴重畸變引起的數值計算困難，并實現流體 固體耦合的動態分析。Euler 網格與Lagrangian 有限元網格可方便地耦合，以處理流體與結構

在各種復雜載荷條件下的相互作用的問題。

無網格算法

ANSYS LSDYNA 有2 種無網格算法：SPH算法和EFG算法。

SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光順粒子算法，

是一種無網格Lagrange 算法，最早用于模擬天體物理問題，

后來發現解決其它物理問題它也是非常有用的工具，如精確

分析計算連續體結構的解體、碎裂、固體的層裂、脆性斷裂等。

EFG 方法（Element Free Galerkin），也稱為meshfree，處

理以下低速大變形問題具有優勢：

材料極度扭曲，比如：碰撞、超速碰撞

移動邊界，自由表面，比如：流固耦合

自適應處理過程，比如：鍛壓、擠壓

移動不連續，比如：裂紋擴展

從求解算法上，ANSYS LSDYNA 是以顯式算法為主，隱式

為輔的通用非線性動力分析有限元程序。可以進行顯式 隱式，

以及隱式 顯式結合的計算方式。

統一的使用環境（Workbench）

在經典的ANSYS 使用環境中，可以采用傳統的ANSYS 參數

化設計語言（APDL）來進行復雜的顯式動力學問題的求解。

隨著技術的發展，強大而全面的ANSYS Workbench 環境具有雙向的CAD 接口功能、幾何清理工具、自動網格劃分功能。網格劃分工具的擴展及大

地提高了ANSYS LSDYNA 分析中涉及的初始條件和邊界條件的定義效率。通過ANSYS Workbench 環境中提交LSDYNA 計算關鍵字文件（.k）

直接計算，計算結果通過Workbench 進行后處理。

友好的用戶界面

ANSYS LSDYNA 采用ANSYS Workbench 全新的仿真管理

環境。該環境集工具箱、項目導航、工具欄、菜單欄于一體。

在該環境中，可以方便地進行前后處理和求解：包括模型的建

立、材料數據的選取與定義、網格的劃分、約束和載荷的施加、

接觸的定義、求解計算、動畫的制作、曲線和圖的生成等。

ANSYS Workbench使用環境

ANSYS LSDYNA使用環境

4 ANSYS LSDYNA

方便的材料定義

材料模型用來模擬結構材料的動態載荷下的響應。

ANSYS LSDYNA 有豐富的材料模型計算能力，涵蓋幾

乎所有類型的顯式動態模擬所需的材料響應類型。這些模

型包括正交各向異性材料、熱彈塑性材料、彈塑性斷裂材

料、應變率相關材料、正交異性壓碎材料、復合損傷材料、

溫度和率相關材料等。

ANSYS Workbench 提供提供LSDYNA 常用的材料模型的定義，包括 彈性、彈塑性、應變硬化、應變率硬化等多種類型，以及相應的狀態方程

EOS定義。

易用的后處理

ANSYS LSDYNA 在Workbench 環境直接進行計算結果

的后處理，包括制作動畫、顯示曲線等。

材料定義界面

ANSYS LSDYNA后處理材料參數定義

強大的網格劃分

ANSYS LSDYNA 提供高可靠性、自動化的網格工具，

具有強大的體、殼、粱單元的網格劃分功能，可以進行二

維模型的四邊形、三角形單元的網格劃分，三維模型的四

面體、五面體、六面體單元的網格劃分；還可以進行許多

高級網格控制，如體、面或邊尺寸控制以及局部密（粗）

化等等。可以完全滿足各種不同結構、不同分析工況對網

格的要求。

面網格與體網格

四面體與六面體網格

ANSYS LSDYNA 5

接觸算法

在顯式動力學仿真中，結構之間的相互作用采用接觸算法。接觸算法必須考慮許多復雜的相互作用的可能性。針對模擬仿真問題的類型，特殊的接

觸算法可以被用來實現穩定的、精確的及有效的結果。自動接觸方式是最容易使用的接觸方法、并且可以處理絕大多數的問題，對于某些問題采用

特殊用途接觸可以是有效和強大的。ANSYS LSDYNA 提供一系列廣泛的接觸算法，如自動接觸、單面接觸、點焊接觸、面對面帶侵蝕接觸、邊邊

觸、拉延筋接觸等等。

實用價值

方便的模型導入功能、與CAD 系統的雙向參數互導，可以

將不同CAD 系統的模型無縫地導入

極其方便的網格劃分功能、靈活的網格劃分方式，方便對復

雜模型的網格自動劃分。從而提高模型計算的精度，以及劃

分網格的效率

豐富的結構作用處理方式，接觸、焊接、連接、侵蝕接觸等

作用方式，真實地處理實際結構的相互作用環境

穩定和強大的結構求解技術，直觀、真實地模擬實際的各類

材料結構的工程問題

交互式的計算方式，方便實時對計算進行監測，可以及時調

整計算工況

強大的后處理功能，方便地輸出各種變量的圖、曲線，以及各種變量的動畫

縮短新產品的研制和開發周期，降低新產品研制和開發費用

其他輔助模塊

ANSYS DesignModeler

該模塊是基于數值仿真的建模工具，提供獨特的、面向CAE

的幾何建模和編輯功能。可用于創建草圖、詳細的幾何造型，

以及概念模型等。

ANSYS LSDYNA HPC

該模塊提供ANSYS LSDYNA 高效的并行計算能力，提供

SMP 和MPP 的并行計算方式。采用該模塊對于大模型的計

算可以加速問題的求解，提高計算的效率。

接觸類型

6 ANSYS LSDYNA

典型應用

航空航天安全性分析

飛機、發動機的鳥撞、葉片包容性、異物損傷

飛行器結構的防撞特性，在沖擊與動態載荷下的安全性

金屬成形分析和模具設計

薄板沖壓工藝和過程完整仿真

體積成形工藝和過程仿真（包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、

爆炸成形等）

特種成形、機械加工、鑄造、注塑等工藝和過程仿真

電子產品抗沖擊設計、跌落分析（跌落試驗）和包裝設計

飛機迫降過程模擬鳥撞模擬過程模擬

體積成形（自適應EFG） 沖壓、澆鑄、鍛造等各種成形過程模擬

電器、電子產品跌落分析筆記本、手機跌落分析

ANSYS LSDYNA 7

土木工程抗震特性、路橋防護設計設計等

國防安全設計

船舶、列車等交通工具的耐碰撞安全分析

橋梁安全分析

聚能裝藥戰斗部設計

射流成形及侵徹仿真