Ansys LS-DYNA
多物理場求解器

Ansys LS-DYNA 是領先業界的顯式模擬軟體，可模擬掉落測試、衝擊和滲透、汙損和碰撞、乘客安全等應用狀況。

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模擬材料對短時間嚴重負載的反應

Ansys LS-DYNA 是全球熱門的顯式模擬程式，能夠模擬材料對短時間嚴重負載的反應。其許多元素、觸點公式、材料模型及其他控制項，都可以用來模擬複雜的模型，並控制問題的所有細節。Ansys LS-DYNA 的應用領域包括：

簡要規格

LS-DYNA 提供多種分析陣列，並具有極其快速和高效的平行執行功能。

衝擊分析

Forming 解決方案

Euler、Lagrange 和 ALE 公式

非線性隱式結構分析

碰撞模擬與分析

電磁學

光滑粒子流體動力學

非線性顯式結構分析

故障分析

流體-結構交互作用

不可壓縮流體動力學

虛擬撞擊測試假人 (THUMS™)

2024 年 7 月

突然撞擊：模擬 MMA 頭部照射

醫生可以透過模擬，確定腦部遭受撞擊的程度和位置，以改善腦震盪治療方式。

臨床醫師能透過套用 LS-DYNA 模擬型工作流程，取得球員的加速度程度，並將其轉換為大腦不同部位的應變等級。

閱讀文章

醫師不清楚如何測量頭部撞擊所造成的傷害。由核磁共振影像 (MRIs)、電腦斷層 (CT) 掃描和血液測試所診斷出的腦震盪，通常結果並不確定。

Michael Power 博士帶領愛爾蘭都柏林的 Beaumont 醫院臨床護理部，該院專門治療頭部傷害，其中許多發生在會激烈碰撞的運動場上。幾年前，他與 Ansys 在愛爾蘭的管道合作伙伴 CADRFEM Ireland 合作，達成將工程模擬與臨床專業相結合的工作，以研究腦震盪機制。他們希望瞭解模擬軟體是否能幫助定義引起腦震盪的原因、減少診斷次數，同時改善腦震盪的治療方式。

LS-DYNA 功能

提供許多可模擬極端變形問題的功能

工程師可以處理涉及材料故障的模擬，並查看故障如何經由零件或系統擴大其影響範圍。即使模型中出現大量零件或平面交互作用，也可以輕鬆處理，且會精準建立複雜行為之間交互作用與負載傳遞的模型。使用 CPU 核心數量較多的電腦，可以大幅縮短解決方案時間。

主要特色

LS-DYNA 元素、觸點公式、材料模型及其他控制項，都可以用來模擬複雜的模型，並控制問題的所有細節。

隱式和顯式求解器
頻率域分析
不可壓縮流體的 ICFD
電磁求解器
多物理場求解器
粒子方法
觸點 - 線性及非線性
調整式網格劃分
無網格 – SPH 和 ALE
進階 CAE
支援工具

隱式和顯式求解器

輕鬆切換不同執行工作的隱式和顯式求解器。

頻率域分析

LS-Dyna 使用者能夠使用頻率域分析探索頻率反應功能、穩定狀態動態、隨機震動、反應譜分析、聲學 BEM 和 FEM，以及疲勞 SSD 和隨機震動等狀況。您可以將這些功能用在如 NVH、聲學分析、國防工業、疲勞分析和地震工程等應用領域。

不可壓縮流體的 ICFD

ICFD 求解器是一個獨立的 CFD 程式碼，其中包括穩定狀態求解器、暫態求解器、RANS/LES 紊流模型、自由表面流動及等向性/異向性滲透介質流量。耦合至結構、EM 求解器和熱求解器。

電磁求解器

EM 使用渦電流近似值中的 FEM 和 BEM 解出 Maxwell 方程式。將空氣 (或真空) 中電磁波的傳播視為瞬時發生的情況時，就可以使用。主要應用領域為磁性金屬成形或焊接、感應加熱和電池濫用模擬。

多重物理量求解器

多物理場求解器包括用於不可壓縮流體的 ICFD、用於電池濫用的 EM，以及用於可壓縮流體的 CESE。

粒子方法

有幾種使用 LS-DYNA 的粒子方法。AIRBAG_PARTICLE 用於模擬在隨機動作中將氣體視為硬球粒子組的氣囊氣體粒子。PARTICLE_BLAST 用於模擬高爆炸性氣體與空氣模型粒子氣體的高爆炸性粒子。離散元素法包括農業和糧食處理、化學和土木工程、礦業、礦產加工等應用領域。

觸點 - 線性及非線性

在 LS-DYNA 中，觸點是透過辨識 (透過零件、零件組、區段組及/或節點組) 要檢查的位置，以瞭解從屬節點透過主線段的潛在穿透狀況。每次都會使用許多不同的演算法來搜尋穿透狀況。在扣分式觸點中，出現穿透狀況時，會套用與穿透深度成正比的力來抵銷，最終消除穿透狀況。剛體可以包括在任何扣分式觸點中。但若要實際分配此觸點力，建議用來定義任何剛體的網格應該要與可變形本體的網格一樣精細。

調整式網格劃分

為了更能擷取網格敏感現象 (如湍流渦旋或邊界圖層分離重新連接)，針對本體網格的局部微調提供數種工具。在幾何設定期間，使用者可以定義網格產生器用來指定本體內局部網格大小的表面。如果沒有使用內部網格來指定大小，網格產生器就會使用定義本體外殼的平面大小線性內插補點。

無網格 SPH

Ansys LS-DYNA® 中的 SPH 方法會與有限和離散元素分析法相結合，將其應用範圍擴展到涉及爆炸或流體結構交互作用之多物理交互作用的各種複雜問題。

無網格 ALE

Ansys LS-DYNA 有兩種不同的無網格粒子求解器：連續性的光滑粒子流體動力學 (SPH)，以及使用離散元件方法 (DEM) 的離散粒子求解器、粒子爆破方法 (PBM) 和微粒子方法 (CPM)。這些求解器可在各種應用領域中使用，如超高速衝擊、爆炸、摩擦攪拌焊接、涉水、車用擋風玻璃、車窗玻璃和複合材料的斷裂分析、金屬摩擦鑽孔、金屬切削加工以及對混凝土和金屬目標的超高速衝擊。

進階 CAE

Peridynamics 和 SPG

Smoothed Particle Galerkin (SPG) 方法是一種全新 Lagrangian 粒子方法，用於模擬在延展性材料故障中發生的嚴重塑料變形和材料破裂狀況。Peridynamics 方法是另一種可以採用的方法，在等向性材料及某些複合物 (例如 CFRP) 中進行脆化斷裂分析。這兩種數值方法有一個共同的特徵：使用接合失敗機制來建立 3D 材料失敗的模型。由於不再需要材料侵蝕技術，因此模擬材料故障過程就能非常有效和穩定。

等參幾何分析 (IGA)

等參幾何典範會使用計算機輔助設計 (CAD) 中的基礎函數進行數值分析。系統會保留 CAD 零件的實際幾何，這與有限元素分析 (FEA) 形成鮮明對比，其中幾何與可能較高階的多項式相似。在過去幾年中，我們針對等參幾何分析 (IGA) 進行廣泛的研究，以 (1) 減少在設計和分析呈現之間不斷移動的工作；以及 (2) 透過 CAD 中使用的樣條基本函數較高階元件間連續性，取得較高的順序準確度。LS-DYNA 是第一個透過執行一般化元素來支援 IGA 的商業程式碼，也是第一個支援 Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) 的關鍵字。許多標準 FEA 功能，例如觸點、點焊接模型、異向性本構定律或頻率域分析，都可以在 LS-DYNA 中隨時取得，並能穩定加入新功能。

支援工具

LS-OPT

Ansys LS-OPT 是一個獨立的設計最佳化和機率分析套件，具備 Ansys LS-DYNA 介面。要達成最佳設計並不容易，因為設計目標經常有所衝突。LS-OPT 採用系統化方法，此一方法涉及設計最佳化的反向程序：首先指定準則，然後根據數學框架計算最佳設計。

當設計受到結構和環境輸入變化的影響時，就需要進行機率分析，因為變化可能會導致非預期行為或失敗。機率分析使用多個模擬來評估輸入變化對反應變化的影響，並判斷失敗的可能性。

設計最佳化和機率分析可幫助您快速輕鬆地達成最佳產品設計，節省程序中的時間和金錢。

LS-OPT 的典型應用領域包括：

設計最佳化
系統識別
機率分析

LS-TaSC

LS-TaSC™ 是一款拓撲和形狀運算工具。LS-TaSC專為需要優化結構的工程分析師而開發，可與LS-DYNA的隱式和顯式求解器配合使用。LS-TaSC 會處理大型非線性問題的拓撲最佳化，其中涉及動態負載及觸點條件。

支援工具/LST 模型

人偶

人體模擬測試裝置 (ATD) 又稱為「碰撞測試人偶」，是一種真人大小的人偶，其中裝備可以測量力、力矩、位移與加速的感應器。工程師可以解讀這些測量結果，以預測在發生撞擊時，人體可能遭受的傷害程度。理想狀況下，人體模擬測試裝置 (ATD) 的行為應該與真人無異，而且應該夠耐用，在不同撞擊狀況下，都能夠產生一致的結果。目前有許多不同的人體模擬測試裝置 (ATD) 可供使用，以代表不同的人體大小與外型。

障礙物

LSTC 提供數種重疊可變形障礙物 (ODB) 與移動式可變形障礙物 (MDB) 模型。開發出的 LSTC ODB 與 MDB 模型都是用來與客戶所提供的數種測試建立關聯。這些測試都是獨家資料，目前並未對外公開。

輪胎

LST 與 FCA 共同開發輪胎模型。您可以在 LST 模型下載區段下載這些模型。這些模型是以一系列的材料驗證與元件等級測試為基礎。有限元素網格是根據輪胎區段的 2D CAD 資料所建立的。輪胎的所有主要元件則是使用 8 節點六面體元件。合成橡膠使用 *MAT_SIMPLIFIED_RUBBER 建立模型，各層則是使用 *MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC 建立模型。