《CAE-AUTODYN与LS-DYNA软件对比分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CAE-AUTODYN与LS-DYNA软件对比分析.docx（15页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、CAE-AUTODYN与LS-DYNA软件对比分析目录1、爆轰穿甲动力学分析专用软件(Ansysautodyn)21.1) 用途21.2) 现状及新增的必要性21.3) 设备调研及主要技术性能参数21.4) 软件组成及功能31.4.1) 功能特色31.4.2) 功能描述.42、显式动力学分析通用软件(ANSYSLS-DYNA)72.1) 用途72.2) 现状及新增的必要性72.3) 设备调研及主要技术性能参数72.4) 软件组成及功能82.4.1) ANSYSLS-DYNAPrepPost模块92.4.2) 专用后处理软件LS-PrePost112.4.3) ANSYSLS-DYNA模块111
2、、爆轰穿甲动力学分析专用软件（ANSYSAUTODYN）1.1） 用途用于战斗部的终点效应分析，以及内弹道分析1.2） 现状及新增的必要性我厂现有的软件中缺少一个军工产品专用分析软件，致使许多内弹道、终点效应和穿甲侵彻方面的工作难以做到分析仿真，整个设计、试制、试验过程周期长，费用高。经过调查了解，在军工行业，尤其是国内、外著名的军工研究机构中，80%以上采用AUTODYN软件作为设计和研发工具，就软件分析功能而言,AUTODYN能完全满足本厂的武器设计分析需求。根据我厂现状的特点，综合分析该软件很有必要引进。1.3） 设备调研及主要技术性能参数经调研，美国ANSYS公司、美国MSC公司研制*
3、有限元仿真软件，主要技术参数和性能如下表所示：主要技术性能参数对比表厂商、6本美国ANSYS公司ANSYSAUTODYN美国MSC公司MSCMARC美国MSC公司MSCDytran前后处理模块可利用ANSYSDM和MESH进行前处理、与主流CAD软件有双向参数互动接口。需要另外配置前后处理器。需要另外配置前后处理器。求解模块算法拉格朗日算法、欧拉算法、ALE算法、SPH算法。只有拉格朗日算法拉格朗日算法、欧拉算法、ALE算法。流固耦合有完全流固耦合算法，流固耦合设置参数少，计算结果稳定，可处理爆炸冲击问题。具有结构非非线性求解功能，无流固耦合功能。流固耦合算法，无法准确模拟材料的破坏。厂商、本
4、美国ANSYS公司ANSYSAUTODYN美国MSC公司MSCMARC美国MSC公司MSCDytran计算速度并行计算，加速比近似线性并行计算，加速比小并行计算，加速比小材料材料模型丰富，有300种专用材料数据，材料可方便地自定义。材料模型较少，不具有材料数据库，材料自定义不方便。材料模型较少，仅有少量材料数据，材料自定义不方便。协同仿真在ANSYSWOrkbenCh平台上实现协同仿真。无协同仿真无协同仿真优点流固耦合设置参数少，计算结果稳定，材料模型丰富，有FOO种专用材料数据，材料可方便地自定义。有并行计算有完全流固耦合算法、并行计算不足价格高材料模型较少、仅有少量材料数据、材料自定义不便
5、、并行计算加速比小、无协同仿真。材料模型较少、仅有少量材料数据、材料自定义不便、并行计算加速比小、无协同仿真。4核并行计算报价（CIF）选择结论1.4） 软件组成及功能该软件由ANSYSAUTODYNPrepPostANSYSAUTODYN-2D&3D模块组成,其中ANSYSAUTODYNPrepPost是前后处理器,用于计算模型的建立和计算结果的处理；ANSYSAUTe）DYN-2D&3D是二维和三维模型求解器，用于计算模型的求解计算。1.4.1） 功能特色AUTODYN是一个显式有限元分析程序，用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题。它提供很多高级功能，具有深厚的军工背
6、景，在国际军工行业占据80%以上的市场。AUTODYN从一开始就致力于用集成的方式自然而有效的解决流体和结构的非线性行为，这种方法的核心在于把复杂的材料模型与流体结构程序的无缝结合方式。其主要特点如下：显式有限元（FE）,用于计算结构动力学有限体积运算器，用于快速瞬态计算流体动力学(CFD)无网格/粒子方法，用于大变形和碎裂(SPH)多求解器耦合(如CFD与FE求解器的直接耦合)，用于多种物理现象耦合情况下的直接求解具有网格重置和侵蚀技术的Lagrange、ALE、EUler及SPH算法高精度的EUIerFCT以及GOdUnOV算法，单、多物质功能Lagrange和Euler的耦合算法先进稳定
7、的自动动态接触算法数值的映射1D2D3D丰富材料模型，同时包括本构响应和热力学大量各向同性、各向异性材料模型、状态方程以及内置材料数据库，包括金属、陶瓷、玻璃、水泥、岩土、炸药、水、空气以及其它的固体、流体和气体的材料模型和数据适合结构动力学、快速流体流动、材料模型、冲击、以及爆炸和冲击波响应分析1.4.2） 功能描述AUT0DYN能够运用于各种弹的设计分析过程、结构尺寸的分析和终点效应的模拟分析，涉及到材料模型、分析技术、接触等，其具体功能描述如下：材料模型/强度模型b弹性、粘塑性、应变硬化模型、应变率硬化模型、热软化模型b多孔压缩模型、混凝壤(DrUCker-Prager,RHT)、分层壳
8、体学陶瓷/玻璃(Johnson-Holmquist)第三不变量相关模型夕正交各相异型屈服、正交各向异性实体、正交各向异性壳体/状态方程学线性方程、理想气体、MieGruneisun解析多相、列表多相学二相液体一气体、炸药、列表多孔介质、P-alpha/失效模型b最大应力/应变、有效应力/应变、剪切损伤、正交各向异性损伤bJohnsonHolmquistJohnsonCook正交各向异性应力/应变Tsai-WuJasi-Hilk裂纹软化、随机性的、./所有的模型可在每一种求解器中使用，所有的模型都可以带侵蚀使用/五种侵蚀准则、用户自定义的侵蚀准则分析技术/显式、瞬态动力学、条件稳定性、亚弹性、非
9、线性、可压缩流体、/动力松弛用于准静态分析、自动接触、自动流体一结构耦合求解器的耦合/欧拉-拉格朗日耦合手快速自动求解、跨越任意网格的接口、和薄结构的耦合夕浸水薄壁结构、多孔结构/结构单元间的接合、结构单元和SPH单元的接合/子循环、结构和非结构FE网格的结合对称和网格重新映射/ID直角和球坐标系、2D直角和柱坐标系、3D直角坐标系、3D反射坐标系/网格重分：在求解器内、在求解器间、ID到2D到3D、分区结构求解器/非结构网格、多块结构网格、结构和非结构网格的结合/2D和3D实体单元：轴向和平面实体、六面体（砖）、五面体（楔形）、四面体（四）、ALE（自适应网格重分）/2D和3D面单元：轴向和
10、平面壳单元、四边形单元、三角形单元、层板壳单元、膜单元/梁单元、弹簧单元、阻尼单元、快速大变形单元、精确的极度变形单元、耦合热传导的单元、单元的侵蚀（死亡）、刚性体流体求解器/欧拉求解器、拉格朗日求解器、ALE求解器、2D和3D有限体积/快速精确Euler-FCT求解器、多物质精确Euler-Godunov求解器/材料粘性/强度、自由表面、多块结构接触/完全自动接触、自接触、节点对面的接触、边对边接触/可变形结构对可变形结构的接触、可变形结构对刚性结构的接触/SPH对可变形结构和刚性结构的接触、侵蚀接触、摩擦爆轰模型/自动爆轰逻辑、多点爆轰、2D&3D非线性/大应变、大旋转、弹塑性、粘塑性、碎
11、裂、激波捕获、相变边界条件和载荷/初始条件、平移速度、角速度、重力、任意随时间可变载荷/能量吸收、压力、点载荷、边界载荷、波传播/流体/物质流动入口、流体/物质流动出口/刚性墙、固定、钉扎、平移速度约束、旋转速度约束、角速度约束、用户指定的载荷热形变加热、热膨胀、热软化、多相转换和多物态、热传导2、显式动力学分析通用软件（ANSYSLS-DYNA）2.1）用途用于子母弹中子弹的降落伞的相关设计和分析22）现状及新增的必要性我厂的科研项目中涉及子母弹中子弹降落伞设计分析的问题，现有的分析手段主要依靠传统经验和实验来进行设计和计算，整个设计、试制、试验过程周期长，费用高。经过调查了解，在降落伞分析
12、中几乎均采用ANSYSLS-DYNA软件作为设计和研发工具；就软件分析功能而言，ANSYSLS-DYNA软件完全满足本厂的降落伞相关设计分析需求。根据我厂现状的特点，综合分析该软件很有必要引进。2.3） 设备调研及主要技术性能参数经调研，美国ANSYS公司、美国MSC公司研制*有限元仿真软件，主要技术参数和性能如下表所示：主要技术性能参数对比表厂商、本美国ANSYS公司ANSYSLS-DYNA美国MSC公司MSCMARC美国MSC公司MSCDytran前后处理模块采用ANSYS经典界面或ANSYSWorkBench进行前后处理、与主流CAD软件有双向参数互动接口。需要另外配置前后处理器。需要另
13、外配置前后处理器。求解模块算法拉格朗日算法、欧拉算法、ALE算法、SPH算法。只有拉格朗日算法拉格朗日算法、欧拉算法、ALE算法。流固耦合有完全的流固耦合算法，可以准确模拟材料的破坏。具有结构非非线性求解功能，无流固耦合功能。流固耦合算法，无法准确模拟材料的破坏。厂商、本美国ANSYS公司ANSYSLS-DYNA美国MSC公司MSCMARC美国MSC公司MSCDytran网格移动降落伞降落过程中涉及ALE网格移动技术，LS-DYNA具有该功能。不具有此功能不具有此功能计算速度并行计算，加速效果较佳并行计算，加速比小并行计算，加速比小材料模型材料模型非常丰富，包括降落伞分析中涉及的金属、非金属等
14、多种材料模型。材料模型较少材料模型较少协同仿真新版本中已实现在ANSYSWorkbench平台上的协同仿真分析。无协同仿真无协同仿真优点流固耦合算法完整、材料模型丰富、ALE网格可随降落伞移动，计算效率高和结果稳定。有并行计算有完全流固耦合算法、并行计算不足价格高材料模型较少、仅有少量材料数据、材料自定义不便、并行计算加速比小、无协同仿真。材料模型较少、仅有少量材料数据、材料自定义不便、并行计算加速比小、无协同仿真。32核并行计算报价（CIF）选择结论2.4） 软件组成及功能ANSYSLS-DYNA是世界上最著名的通用显式非线性有限元分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二
15、维、三维非线性结构的碰撞、金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。ANSYSLS-DYNA是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）软件。它以Lagrange算法为主，兼有ALE和EUler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；是通用的结构分析非线性有限元程序。该软件由ANSYSLS-DYNAPrepPostANSYSLS-DYNA模块组成，其中ANSYSLS-DYN
16、APrePPOSt是前后处理器，用于计算模型的建立和计算结果的处理，其中LS-PrePoSt是专用后处理器；ANSYSLS-DYNA是二维和三维模型求解器，用于计算模型的求解计算。其模块功能描述如下：2.4.1） ANSYSLS-DYNAPrepPost模块该模块的目的主要是： .提供用户与ANSYS软件之间的信息交流界面（图形用户界面GUI）； .提供手段以建立分析模型； .提供手段以处理分析结果。该模块的功能特点简述如下： 图形用户界面基于WindowsZMotif的直观的图形用户界面，具有Windows外观及感受下拉式菜单、弹出对话框、鼠标右键对象相关菜单、图标菜单等全部操作通过鼠标点取
17、各种类型的菜单完成人工/自动二维/三维文字/图形注解和尺寸标注单元属性、载荷、边界条件等所有计算信息的图形显示图形窗口所有项目的对象相关鼠标右键弹出控制菜单窗口格式的调整控制与保存通用工具栏和自定义工具栏主菜单树形目录结构、各菜单层由不同颜色标识超级图形显示透明显示、表面纹理、光源、颜色、背景、隐藏线、图像效果等控制PS、BMP、TIFF、HPGLPNG、EPSJPEG、VRML、WMF、EMF等多种图形输出格式和硬拷贝在线式对象相关超级文本帮助系统多窗口显示 几何建模能力和CAD图形接口基于非均匀有理B样条的实体建模数十种实体原型丰富的布尔运算功能（交、并、力口、减、分、叠、粘）拖拉、旋转、
18、扫掠、拷贝、移动、映射、坐标变换、蒙皮等复杂建模技术工作平面、各种总体和局部坐标系IGES模型的导入、几何及拓扑修改具有与标准图形格式和直接几何接口的菜单与相应的接口程序连接的功能（SAT、ParasolidUG、Pro/E、CATIASolidEdgeSolidWorkMDT.） 有限元网格划分先进的自动分网算法/面的四边形和体的四面体自由分网/设定单元形状/设定单元大小以及网格过渡的快慢，10个级别的智能化单元密度自动控制面和体的对应或非对应映射网格划分复杂几何体自动扫掠生成六面体网格二维实体的自动层单元划分自由分网区和映射分网区的自动过渡（自动协调单元形状和节点数）面的四边形网格局部细化
19、和体的四面体网格局部细化单元形状自动检查实体、曲面和杆单元分网由二维网格通过旋转、拖拉、延伸而形成三维网格自适应网格划分（结构和热分析）方便的集成化分网工具基于结构位移调整流体网格 载荷和边界条件材料库及其编辑和管理树状目录结构实现材料本构选择、本构组合、参数定义载荷和边界条件的施加（几何模型或有限元模型均可）、删除、缩放等操通过表格、函数等方式定义载荷和边界条件（提供函数编辑器定义随位置、时间、温度等呈任意函数变化的、适用于各种分析类型的边界条件和载荷） 后处理结果的等值图显示向量显示有限元模型上查询结果等值云图、矢量图、等值面、切片图、粒子图的动画显示三维真实形状方式显示梁、杆、壳、管等线
20、和面类型单元的任何计算结果变量沿路径变化的曲线显示2.4.2） 专用后处理软件LS-PrePost显示、图片和动画处理：绘制云图、等值线、切片分析、查找节点、单元和PART；能够制作AVI、MPEG、GIF等格式的动画、保存和打印历史曲线。时间历程曲线：各个节点的坐标、各个方向位移、各个方向速度、各个方向加速度、温度等，各个单元的应力、各个单元的压强、各个单元的有效塑性应变、各个单元的主应力和剪切应力、各个单元的位移和速度等，各种材料的内能和动能以及总能量等，跟踪指定点的时间历程曲线,能对所得到的数据进行数学运算。碰撞：碰撞的作用力和反作用力、碰撞PART的加速度、速度和位移流固耦合：流固耦合
21、的耦合力、流固耦合界面、流固耦合中流体物质的密度和体积百分比等。2.4.3） ANSYSLS-DYNA模块材料模型提供100余种金属和非金属材料模型/弹性b正交各向异性b非均匀各向异性b热弹性b失效b粘弹性b有最大应变的MaxwellZKelvin粘弹性材料弹塑性5热弹塑性各向同性热弹塑性各向异性热弹塑性-随动硬化/各向同性塑性,与应变率相关的塑性6合力塑性b均匀蠕变塑性超塑成型选项b弹性一粘塑性b具有失效准则的各向同性弹塑性b可断裂弹塑性b塞率各向同性塑性b分段线性各向同性塑性手闭式的修正壳塑性手与温度和速率相关的塑性超弹性,Mooney-Rivlin模型,BlatZ-Ko模型AFrazer
22、-Nash橡胶模型泡沫模型超弹性泡沫6可断裂泡沫b不可压扁泡沫b滞后氨基甲酸乙脂泡沫bBlatz-Ko可压缩泡沫c3p低密度聚氨脂泡沫手氨基甲酸乙脂泡沫半粘性泡沫手各向同性可压扁泡沫/玻璃材料模型6层状玻璃,粘性玻璃,地质材料模型,伪张量地质模型6无粘性双恒定冠状地质模型b混凝土模型/流动分析特殊功能b液态金属b气体化学反应b可碎裂材料/土壤材料纤维材料/单元/可破坏的KeVlar材料/流体静压动力方程模型/声压材料/单元/复合材料,无偏量应力静水动力模型/弹塑性静水动力模型/具有失效准则的土壤和可压扁泡沫/复合材料损伤模型,具有12条曲线的热正交异性材料,正交各向异性可压扁模型/力限制的合力
23、方程/Sandia损伤模型/刚性材料单元类型/实体单元/薄/厚壳单元/梁单元/焊接单元/离散单元/杆和索单元/安全带单元/刚体,集中质量节点/SPH接触分析功能/变形体之间/变形体和刚体之间/刚体之间/壳单元边-边接触/侵彻接触/固连接触/预紧接触界面/CAD曲面作为接触表面/刚性墙/拉延筋接触/一维滑移线接触/2D接触/成型接触/流固接触初始条件、载荷和约束初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；高能炸药起爆；节点载荷、压力载荷、体力载荷、热载荷、重力载荷；循环约束、对称约束（带失效）、无反射边界；给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；加接、焊接（点焊、对焊、角焊）；二个刚性体之间的连接一球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、万向连接、平移连接；位移/转动之间的线性约束、壳单元边与固体单元之间的固连；带失效的节点固连。
