Explicit Dynamics和LS-DYNA

文摘   2024-10-12 21:12   安徽  

在ANSYS Workbench中,Explicit Dynamics和LS-DYNA是两种可用于显式动力学分析的工具,但它们的功能范围、应用场景和特性有所不同。

1、求解器

Explicit Dynamics,集成在Workbench环境中,使用AUTODYN显式求解器。AUTODYN由美国Century Dynamics公司在1985年开发成功。软件的初衷是为了满足国防、航空航天及相关行业对于高性能计算的需求。主要用于快速求解非线性动力学问题,适合短时间的大变形分析(如碰撞、冲击等)。求解算法是基于中心差分显式积分法,时间步长较小且由网格的最小单元决定。

LS-DYNA是一个功能强大的独立显式求解器,现在也已经集成到ANSYS Workbench中。它最初由Livermore Software Technology Corporation (LSTC)公司开发。支持显式和隐式求解器,能够处理更复杂的非线性问题。LS-DYNA在求解复杂的非线性、流体-结构耦合、大变形、材料失效等问题时更加高效和精确。

2、应用场景

Explicit Dynamics(Autodyn)专门针对以下高非线性动力学问题,
1)爆炸分析,模拟爆炸冲击波传播及其对周围结构的影响。
2)冲击分析,模拟高速撞击情况,如子弹冲击、金属成形等。
3)穿透分析,比如弹道研究、土壤或水中的物体穿透等。

LS-DYNA适用于更复杂的非线性问题,如高速度、大变形、材料非线性和接触问题。被广泛应用于汽车碰撞、跌落测试、成型工艺(如冲压)等问题。LS-DYNA更适合大型模型、复杂物理现象的仿真,尤其是在结构、流体、热等多物理场耦合的情况下。

3、材料模型与接触

Explicit Dynamics提供了常用的线性和非线性材料模型,适合常规应用。对于复杂接触情况(如多体接触、大变形接触)功能相比LS-DYNA有限。

LS-DYNA提供非常丰富的材料模型,涵盖了金属、复合材料、橡胶、泡沫、土壤等多种复杂材料的行为。支持复杂的接触定义,尤其适合多接触面、多体动力学的情况。接触算法更加稳健,可以处理复杂的滑动、分离、粘结等接触条件。还支持用户定义子程序(UDF),允许用户编写自定义的材料模型。

4、计算效率

Explicit Dynamics,功能相对有限,适合处理一般的显式分析问题。对中等规模模型表现较好,因完全集成于Workbench环境中,操作便捷。对于较大的模型或复杂的非线性问题,计算效率上不如LS-DYNA。

LS-DYNA专为处理大规模非线性问题设计,计算效率更高。由于其优化的求解器和算法,在大规模模型、大量接触和复杂材料行为的情况下,LS-DYNA比Explicit Dynamics更具优势。

5. 用户界面与集成

Explicit Dynamics,完全集成于ANSYS Workbench中,易于与其他 ANSYS分析模块(如静态结构、模态分析)联合分析。用户界面友好,适合初学者使用。

LS-DYNA,虽然目前大部分操作可以通过Workbench图形化界面进行,但一些高级功能可能还需要通过脚本来实现。早先的老用户还是习惯使用LS-PrePost或其他专业前处理器来准备LS-DYNA的模型。相比较来说,LS-DYNA的学习成本偏高,对用户的专业背景和经验要求也高。

知行悟传
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