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ANSYS LSDYNA是一个显式通用非线性动力分析有限元程序，可以求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性问题。

软件功能齐全，可求解涉及到几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（200多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）的瞬态

动力学问题。ANSYS LSDYNA for Workbench是基于ANSYS Workbench仿真平台下新的使用环境，包括前处理模块、求解模块、后处理模块

该软件具有很广泛的分析功能

可模拟许多二、三维结构的物理特性：

非线性动力分析

非线性热分析

材料失效分析

裂纹扩展分析

结构接触分析

准静态分析

欧拉场分析

ALE 分析

FSI 分析

ANSYS LSDYNA

ANSYS LSDYNA特点

目前，瞬态问题（如碰撞、涡轮叶片包容等）和大变形问题（冲

压与成形等）给数值仿真分析人员带来很大的挑战。ANSYS

LSDYNA 模块使工程分析人员能够理解和分析产品在制造、

运输和使用过程中可能发生的严重负载情况下的复杂物理过

程。ANSYS LSDYNA 在众多的行业中有着大量的应用，如：

汽车、金属成形、冲压和锻造等。该模块典型的优势特点如下：

高效丰富的求解器

显式算法仿真分析需要大量的计算时间，ANSYS LSDYNA

的显式算法拥有优的性能。除了单核良好的性能外，该模

块随着核数的增加，其并行效率具有几乎线性化的性能。

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

单元网格附着在材料上，随着材料的流动而产生单元网格的

变形。但是在结构变形过于巨大时，有可能使有限元网格造成严重畸变，引起数值计算的困难，甚至程序终止运算。ALE 列式和Euler 列式可以克

服单元严重畸变引起的数值计算困难，并实现流体 固体耦合的动态分析。Euler 网格与Lagrangian 有限元网格可方便地耦合，以处理流体与结构

在各种复杂载荷条件下的相互作用的问题。

无网格算法

ANSYS LSDYNA 有2 种无网格算法：SPH算法和EFG算法。

SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光顺粒子算法，

是一种无网格Lagrange 算法，早用于模拟天体物理问题，

后来发现解决其它物理问题它也是非常有用的工具，如精确

分析计算连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。

EFG 方法（Element Free Galerkin），也称为meshfree，处

理以下低速大变形问题具有优势：

材料极度扭曲，比如：碰撞、超速碰撞

移动边界，自由表面，比如：流固耦合

自适应处理过程，比如：锻压、挤压

移动不连续，比如：裂纹扩展

从求解算法上，ANSYS LSDYNA 是以显式算法为主，隐式

为辅的通用非线性动力分析有限元程序。可以进行显式 隐式，

以及隐式 显式结合的计算方式。

统一的使用环境（Workbench）

在经典的ANSYS 使用环境中，可以采用传统的ANSYS 参数

化设计语言（APDL）来进行复杂的显式动力学问题的求解。

随着技术的发展，强大而全面的ANSYS Workbench 环境具有双向的CAD 接口功能、几何清理工具、自动网格划分功能。网格划分工具的扩展及大

地提高了ANSYS LSDYNA 分析中涉及的初始条件和边界条件的定义效率。通过ANSYS Workbench 环境中提交LSDYNA 计算关键字文件（.k）

直接计算，计算结果通过Workbench 进行后处理。

友好的用户界面

ANSYS LSDYNA 采用ANSYS Workbench 全新的仿真管理

环境。该环境集工具箱、项目导航、工具栏、菜单栏于一体。

在该环境中，可以方便地进行前后处理和求解：包括模型的建

立、材料数据的选取与定义、网格的划分、约束和载荷的施加、

接触的定义、求解计算、动画的制作、曲线和图的生成等。

ANSYS Workbench使用环境

ANSYS LSDYNA使用环境

4 ANSYS LSDYNA

方便的材料定义

材料模型用来模拟结构材料的动态载荷下的响应。

ANSYS LSDYNA 有丰富的材料模型计算能力，涵盖几

乎所有类型的显式动态模拟所需的材料响应类型。这些模

型包括正交各向异性材料、热弹塑性材料、弹塑性断裂材

料、应变率相关材料、正交异性压碎材料、复合损伤材料、

温度和率相关材料等。

ANSYS Workbench 提供提供LSDYNA 常用的材料模型的定义，包括 弹性、弹塑性、应变硬化、应变率硬化等多种类型，以及相应的状态方程

EOS定义。

易用的后处理

ANSYS LSDYNA 在Workbench 环境直接进行计算结果

的后处理，包括制作动画、显示曲线等。

材料定义界面

ANSYS LSDYNA后处理材料参数定义

强大的网格划分

ANSYS LSDYNA 提供高可靠性、自动化的网格工具，

具有强大的体、壳、粱单元的网格划分功能，可以进行二

维模型的四边形、三角形单元的网格划分，三维模型的四

面体、五面体、六面体单元的网格划分；还可以进行许多

高级网格控制，如体、面或边尺寸控制以及局部密（粗）

化等等。可以完全满足各种不同结构、不同分析工况对网

格的要求。

面网格与体网格

四面体与六面体网格

ANSYS LSDYNA 5

接触算法

在显式动力学仿真中，结构之间的相互作用采用接触算法。接触算法必须考虑许多复杂的相互作用的可能性。针对模拟仿真问题的类型，特殊的接

触算法可以被用来实现稳定的、精确的及有效的结果。自动接触方式是容易使用的接触方法、并且可以处理绝大多数的问题，对于某些问题采用

特殊用途接触可以是有效和强大的。ANSYS LSDYNA 提供一系列广泛的接触算法，如自动接触、单面接触、点焊接触、面对面带侵蚀接触、边边

触、拉延筋接触等等。

实用价值

方便的模型导入功能、与CAD 系统的双向参数互导，可以

将不同CAD 系统的模型无缝地导入

极其方便的网格划分功能、灵活的网格划分方式，方便对复

杂模型的网格自动划分。从而提高模型计算的精度，以及划

分网格的效率

丰富的结构作用处理方式，接触、焊接、连接、侵蚀接触等

作用方式，真实地处理实际结构的相互作用环境

稳定和强大的结构求解技术，直观、真实地模拟实际的各类

材料结构的工程问题

交互式的计算方式，方便实时对计算进行监测，可以及时调

整计算工况

强大的后处理功能，方便地输出各种变量的图、曲线，以及各种变量的动画

缩短新产品的研制和开发周期，降低新产品研制和开发费用

其他辅助模块

ANSYS DesignModeler

该模块是基于数值仿真的建模工具，提供独特的、面向CAE

的几何建模和编辑功能。可用于创建草图、详细的几何造型，

以及概念模型等。

ANSYS LSDYNA HPC

该模块提供ANSYS LSDYNA 高效的并行计算能力，提供

SMP 和MPP 的并行计算方式。采用该模块对于大模型的计

算可以加速问题的求解，提高计算的效率。

接触类型

6 ANSYS LSDYNA

典型应用

航空航天安全性分析

飞机、发动机的鸟撞、叶片包容性、异物损伤

飞行器结构的防撞特性，在冲击与动态载荷下的安全性

金属成形分析和模具设计

薄板冲压工艺和过程完整仿真

体积成形工艺和过程仿真（包括锻造、轧制、挤压、拉拔、

爆炸成形等）

特种成形、机械加工、铸造、注塑等工艺和过程仿真

电子产品抗冲击设计、跌落分析（跌落试验）和包装设计

飞机迫降过程模拟鸟撞模拟过程模拟

体积成形（自适应EFG） 冲压、浇铸、锻造等各种成形过程模拟

电器、电子产品跌落分析笔记本、手机跌落分析

ANSYS LSDYNA 7

土木工程抗震特性、路桥防护设计设计等

国防安全设计

船舶、列车等交通工具的耐碰撞安全分析

桥梁安全分析

聚能装药战斗部设计

射流成形及侵彻仿真