LS-DYNA - LS-DYNA

LS-DYNA
LS DYNA geo metro.png
Captura de tela do LS-PrePost mostrando os resultados de uma simulação LS-DYNA de um Geo Metro impactando uma parede rígida a 120 quilômetros por hora (75 mph)
Desenvolvedor (s) LSTC (Ansys, Inc.)
Versão estável
R10.1 / 2020
Sistema operacional Microsoft Windows , Linux , Unix
Modelo Engenharia auxiliada por computador , análise de elementos finitos
Licença Software comercial proprietário ( software de domínio público DYNA3D 1978 )
Local na rede Internet http://www.lstc.com/

LS-DYNA é um pacote de software de simulação multifísica avançado de uso geral desenvolvido pela antiga Livermore Software Technology Corporation (LSTC), que foi adquirido pela Ansys em 2019. Embora o pacote continue a conter mais e mais possibilidades para o cálculo de muitos complexos, problemas do mundo real, suas origens e competência central residem na análise de elementos finitos dinâmicos transitórios (FEA) altamente não linear usando integração de tempo explícita. LS-DYNA é usado pelas indústrias automotiva , aeroespacial , construção e engenharia civil , militar , manufatura e bioengenharia .

História

LS-DYNA originou-se do 3D FEA programa DYNA3D , desenvolvido pelo Dr. John O. Hallquist no Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) em 1976. DYNA3D foi criado para simular o impacto da Opção completa Fusing (FUFO) ou " Dial -a-yield "bomba nuclear para lançamento em baixa altitude (velocidade de impacto de ~ 40 m / s). Na época, nenhum software 3D estava disponível para simular o impacto e o software 2D era inadequado. Embora a bomba FUFO tenha sido cancelada, o desenvolvimento do DYNA3D continuou. DYNA3D usou integração de tempo explícita para estudar problemas dinâmicos não lineares, com as aplicações originais sendo principalmente análises de tensão de estruturas que sofrem vários tipos de impactos. O programa era inicialmente muito simples, em grande parte devido à falta de recursos computacionais adequados na época. Uma versão bidimensional do mesmo software foi desenvolvida simultaneamente. Em 1978, o código-fonte do DYNA3D foi lançado em domínio público sem restrições após uma solicitação da França.

Em 1979, uma nova versão do DYNA3D foi lançada, programada para desempenho ideal nos supercomputadores CRAY-1 . Esta nova versão continha um tratamento de interface deslizante aprimorado que era uma ordem de magnitude mais rápido do que o tratamento de contato anterior. Esta versão também eliminou elementos sólidos estruturais e de ordem superior da primeira versão, enquanto incluía a integração a nível de elemento do método de diferença integral desenvolvido em 1974.

O lançamento de 1982 incluiu nove modelos de materiais adicionais que permitiram novas simulações, como explosivo-estrutura e interação solo-estrutura. O lançamento também permitiu a análise da resposta estrutural devido a projéteis penetrantes . As melhorias em 1982 aumentaram ainda mais a velocidade de execução em cerca de 10 por cento. Hallquist foi o único desenvolvedor do DYNA3D até 1984, quando se juntou ao Dr. David J. Benson. Em 1986, muitos recursos foram adicionados. Os recursos adicionados incluem vigas, cascas, corpos rígidos, contato de superfície única, fricção de interface, molas e amortecedores discretos, tratamentos opcionais de ampulheta, integração de volume exato opcional e compatibilidade de sistema operacional VAX / VMS , IBM , UNIX , COS . Neste ponto, DYNA3D se tornou o primeiro código a ter um algoritmo geral de contato de superfície única.

Os recursos de simulação de formação de metal e análise de compostos foram adicionados ao DYNA3D em 1987. Esta versão incluiu mudanças nos elementos de casca e relaxamento dinâmico . O lançamento final do DYNA3D em 1988 incluiu vários outros elementos e recursos.

Em 1988, o LLNL enviou aproximadamente 600 fitas contendo software de simulação. Hallquist prestou consultoria para cerca de 60 empresas e organizações sobre o uso de DYNA3D. Como resultado, no final de 1988, a Livermore Software Technology Corporation (LSTC) foi fundada para continuar o desenvolvimento de DYNA3D de uma maneira muito mais focada, resultando em LS-DYNA3D (mais tarde abreviado para LS-DYNA). Lançamentos e suporte para DYNA3D foram interrompidos. Desde então, o LSTC expandiu muito as capacidades do LS-DYNA em uma tentativa de criar uma ferramenta universal para a maioria das necessidades de simulação.

Em 2019, LSTC foi adquirida pela Ansys, Inc .

Usos típicos

Não linear significa pelo menos uma (e às vezes todas) das seguintes complicações:

Dinâmica transitória significa analisar eventos de alta velocidade e curta duração, onde as forças inerciais são importantes. Os usos típicos incluem:

Características

O LS-DYNA consiste em um único arquivo executável e é totalmente controlado por linha de comando. Portanto, tudo o que é necessário para executar o LS-DYNA é um shell de comando, o executável, um arquivo de entrada e espaço livre em disco suficiente para executar o cálculo. Todos os arquivos de entrada estão em formato ASCII simples e, portanto, podem ser preparados usando qualquer editor de texto . Os arquivos de entrada também podem ser preparados com o auxílio de um pré-processador gráfico . Existem muitos produtos de software de terceiros disponíveis para o pré-processamento de arquivos de entrada LS-DYNA. O LSTC também desenvolve seu próprio pré - processador, LS-PrePost , que é distribuído gratuitamente e funciona sem licença. Os licenciados do LS-DYNA têm acesso automático a todos os recursos do programa, desde a análise mecânica estática linear simples até métodos avançados de solução térmica e de fluxo. Além disso, eles têm uso total do software LS-OPT do LSTC , um pacote de otimização de projeto independente e análise probabilística com uma interface para LS-DYNA.

Capacidades

As aplicações potenciais da LS-DYNA são numerosas e podem ser personalizadas para muitos campos. LS-DYNA não se limita a nenhum tipo particular de simulação. Em uma determinada simulação, qualquer um dos muitos recursos do LS-DYNA pode ser combinado para modelar uma ampla variedade de eventos físicos. Um exemplo de simulação que envolve uma combinação única de recursos é o pouso do NASA JPL Mars Pathfinder, que simulou o uso de airbags pela sonda espacial para auxiliar em seu pouso.

Capacidades de análise da LS-DYNA:

  • Capacidades 2D e 3D completas
  • Dinâmica não linear
  • Dinâmica de corpo rígido
  • Simulações quase estáticas
  • Modos normais
  • Estática linear
  • Análise térmica
  • Análise de fluidos
    • Capacidades Eulerianas
    • ALE (Arbitrário Lagrangiano-Euleriano)
    • FSI (interação fluido-estrutura)
    • Fluidos Navier-Stokes
    • Solucionador de fluido compressível, CESE (Elemento de Conservação e Elemento de Solução)
  • Acoplamento dinâmico de múltiplos corpos rígidos FEM ( MADYMO , Cal3D )
  • Choque subaquático
  • Analises falhas
  • Propagação de fissuras
  • Acústica em tempo real
  • Springback implícito
  • Acoplamento multifísico
  • Acoplamento térmico-estrutural
  • Remesh adaptativo
  • SPH ( hidrodinâmica de partícula suavizada )
  • DEM ( método do elemento discreto )
  • EFG ( Element Free Galerkin )
  • Transporte de radiação
  • EM ( eletromagnetismo )

Biblioteca de Materiais

Biblioteca abrangente de modelos de materiais da LS-DYNA:

Biblioteca de Elementos

Alguns dos tipos de elementos disponíveis no LS-DYNA:

Algoritmos de contato

Algoritmos de contato da LS-DYNA:

  • Contato corporal flexível
  • Corpo flexível para contato de corpo rígido
  • Corpo rígido com contato de corpo rígido
  • Contato de ponta a ponta
  • Contato em erosão
  • Superfícies amarradas
  • Superfícies CAD
  • Paredes rígidas
  • Desenhe contas

Formulários

Resistência a colisões automotivas e segurança do ocupante

LS-DYNA é usado pela indústria automotiva para analisar projetos de veículos. O LS-DYNA prevê com precisão o comportamento de um carro em uma colisão e os efeitos da colisão sobre os ocupantes do carro. Com LS-DYNA, as empresas automotivas e seus fornecedores podem testar projetos de carros sem ter que usar uma ferramenta ou testar experimentalmente um protótipo, economizando tempo e dinheiro.

Características automotivas especializadas da LS-DYNA:

Folha de metal formando com LS-DYNA

Uma das aplicações da LS-DYNA é a conformação de chapas metálicas. O LS-DYNA prevê com precisão as tensões e deformações experimentadas pelo metal e determina se o metal irá falhar. LS-DYNA suporta remeshing adaptativo e irá refinar a malha durante a análise, conforme necessário, para aumentar a precisão e economizar tempo.

As aplicações de formação de metal para LS-DYNA incluem:

  • Estamparia de metal
  • Hidroformação
  • Forjamento
  • Desenho profundo
  • Processos multiestágios

Aplicações da indústria aeroespacial

LS-DYNA é usado pela indústria aeroespacial para simular colisões de pássaros , contenção de pás de motores a jato e falha estrutural.

As aplicações aeroespaciais para LS-DYNA incluem:

  • Contenção de lâmina
  • Batida de pássaros (pára-brisa e lâmina do motor)
  • Analises falhas

Aplicações militares e de defesa

LS-DYNA é amplamente utilizado por pesquisadores militares e de defesa. Alguns desses aplicativos incluem:

  • Explosões (mina naval subaquática, cargas moldadas)
  • Penetração de Projétil
  • Rail Gun
  • Design de ogivas
  • Modelagem Shockwave

Indústria de petróleo e gás

O LS-DYNA é usado nas indústrias de óleo e gás para realizar análises de fadiga em estruturas offshore, análises de falhas de navios em caso de colisão e simular interações de estruturas de fluidos. As aplicações LS-DYNA para a indústria de petróleo e gás incluem:

  • Análise de plataforma de jaqueta
  • Análise Sloshing
  • Impacto de Gelo
  • Impacto de onda e tsunami

Outras aplicações

Outras aplicações LS-DYNA incluem:

  • Teste de queda
  • Projeto de lata e recipiente de transporte
  • Projeto de componentes eletrônicos
  • Formação de vidro
  • Plásticos, molde e moldagem por sopro
  • Biomédica (válvulas cardíacas)
  • Corte de metal
  • Engenharia de terremotos
  • Analises falhas
  • Equipamentos esportivos (tacos de golfe, bolas de golfe, tacos de beisebol, capacetes)
  • Engenharia civil (plataformas offshore, projeto de pavimentação)

Referências

links externos