通用显式非线性有限元程序：LS-DYNA

LS-DYNA 理论及功能LS-DYNA 的理论及功能LS-DYNA 发展概况 (LS-DYNA Introduction)LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解 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动力冲击问题，同时可以 求解传热、流体及流固耦合问题。

DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式 LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、 LS-TOPAZ3D、前后处理 LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序， 进一步规范和完善 DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），950 版（1998 年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、 薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和 Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。

1997 年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序 合成一个软件包，称为LS-DYNA，PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB，新开发的后处 理器为LS-POST。

输出控制
输出文件控制
输出间隔控制
输出关键字k文件
关键字k文件
使用LS-DYNA求解
使用LS-PREPOST查看结果
动画演示
谢谢观看
THANK YOU
功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲
压成型后的回弹计算）；军用和民用相结合 的通用结构分析非线性有限元程序。是显式 动力学程序的鼻祖和先驱，在该领域仍然无 出其右者。
主要内容
ANSYS/LSDYNA
LSPREPOST
简例
简例
01
02
1.ANSYS/LS-DYNA
• LSTC 公司与 ANSYS 公司于 1996 年合作推出了 ANSYS/LS-DYNA 。 LS-DYNA 的分析 能力大大提高，用户可以在ANSYS/LS-DYNA中进行建模、求解、查看仿真结果等。
分析过程
ANSYS/LSDYNA前处理
ANSYS/LSDYNA求解
LSPREPOST后 处理
ANSYS/LS-DYNA前处理
管道受横向撞击时的变形
定义单元类型
定义单元类型
定义材料属性
定义实常数
用网格划分工具划分网格
生成part
生成part
定义初速度
定义接触类型
定义约束
效果图
LS-DYNAS-DYNA程序（现在最新版本17.2版）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）程序。它以 Lagrange算法为主，兼有Euler和Ale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；以非线性动力分析为主，兼有静力分析

• 子循环（个别单元求解） • 质量缩放（求解慢速问题） • 重启动（可修改控制、载荷等参数） • 交互式实时图形，计算过程监视
（通过SW1～SW4开关实现）
功能特点
LS-DYNA流体分析功能
• 层流与紊流 • 有粘与无粘 • 单物质流 • 多物质流 • 流体/结构/热耦合
• 浇铸，水下爆炸 • 气泡分析，液体晃动 • 射流分析，冲击气流
ANSYS/LS-DYNA 功能特点
摘要
• ANSYS/LS-DYNA 发展概况 • ANSYS/LS-DYNA 特点 • ANSYS/LS-DYNA 应用
发展概况
ANSYS/LS-DYNA发展概况
1976-1986, 美国 劳伦斯•利沃莫尔国家实验室（ LLNL）, J.O.Hallquist 博士主导开发DYNA3D。
爆炸螺栓的预应力（隐） 、爆炸分离过程（显）
Welcome to ANSYS
航空航天 瞬态动力冲击 分离过程模拟 声振耦合 鸟撞 叶片包容
石油
液体晃动 完井射孔
军工
事故分析
管道抗冲击设计
输油管道冲击
碰撞分析
爆炸熔割（射流）
冲击、爆炸、点火 海上平台设计
空间废墟碰撞
气弹颤振
内弹道、终点弹道 装甲与反装甲 弹头的动能及化学能 武器设计 爆炸或震动波的传播 侵彻 空中、油中和水下爆炸 核废物装运
• single_edge • single_surface • sliding_only • sliding_only_penalty • tiebreak_nodes_to_surface • tiebreak_surface_to_surface • tied_nodes_to_surface • tied_nodes_to_usrface_offset • tied_shell_edge_to_surface • tied_shell_edge_to_surface_offset • tied_surface_to_surface • tied_surface_to_surface_offset • contact_interior • contact_1d • 2d_sliding_only • 2d_tied_sliding • 2d_sliding_voids • 2d_penalty_friction • 2d_penalty • 2d_single_surface • 2d_automatic

lsdyna卡在构建数学模型摘要：1.简介与背景2.LSDYNA软件概述3.构建数学模型的重要性4.LSDYNA在构建数学模型中的作用5.常见问题及解决方案6.提高LSDYNA建模效率的方法7.总结与展望正文：【1】简介与背景LSDYNA是一款广泛应用于工程领域的非线性结构动力分析有限元程序，其主要功能是求解非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等结构非线性问题。

在实际应用中，LSDYNA有时会遇到卡在构建数学模型的问题，影响了分析的顺利进行。

本文将探讨解决这一问题的方法和提高建模效率的技巧。

【2】LSDYNA软件概述LSDYNA以显式求解为主，兼有隐式求解功能，可以处理多种算法和多种物理场耦合问题。

其强大的非线性动力分析能力使得LSDYNA在结构、热分析和流体-结构耦合等领域都有广泛应用。

【3】构建数学模型的重要性在LSDYNA中，构建数学模型是进行分析的基础。

一个正确的数学模型能够准确地反映实际问题的物理本质，为后续的分析提供可靠依据。

因此，在构建数学模型时，需要注意模型的准确性和可靠性。

【4】LSDYNA在构建数学模型中的作用LSDYNA在构建数学模型方面的作用主要体现在以下几点：1.帮助用户建立非线性结构模型，包括材料模型、几何模型和边界条件等。

2.提供了丰富的算法，适用于不同类型的非线性问题。

3.支持多种求解方式，可以根据问题特点选择合适的求解方法。

4.具有强大的后处理功能，可以方便地查看和分析分析结果。

【5】常见问题及解决方案在构建数学模型过程中，用户可能会遇到以下问题：1.模型过于复杂，导致计算时间过长或内存不足。

解决方法是简化模型，去除不必要的细节。

2.材料模型设置不合理。

解决方法是根据实际材料的性能参数调整模型参数。

3.边界条件设置不准确。

解决方法是仔细分析问题，确保边界条件的正确性。

4.求解过程中出现不收敛或数值稳定性问题。

解决方法是调整求解参数，如时间步长和收敛criteria等。

ANSYS产品分为三大通用体系，即结构，流体，电磁。

另外还有专业的行业专用工具及前处理工具等。

一，结构1，非线性及动力学分析：MechanicalANSYS Mechanical是ANSYS产品家族中的结构及热分析模块，除提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。

2，高级疲劳耐久性分析和信号处理软件：FE-SafeANSYS FE-SAFE是真正实现CAE分析、疲劳试验与疲劳设计于一体的高级结构疲劳耐久性分析和信号分析处理专用软件,界面友好，易学易用。

3，多体动力学仿真软件：RecurDYN TRecurDyn是多体动力学分析软件中新技术的最佳代表。

采用相对坐标系运动方程理论和完全递归求解技术，非常适合于求解大规模的多体动力学问题。

4，通用显式非线性有限元程序：LS-DYNALS-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（160多种材料模型）和接触非线性（50多种接触类型）程序，是世界上最著名的通用显式非线性有限元程序分析软件。

5，新一代刚体动力学分析模块：Rigid DynamicsRigid Dynamics是ANSYS Structural（或更高级的Mechanical或Multiphysics）产品的一个附加模块，它集成于Workbench环境下，在Structural所具有的柔性体动力学（瞬态动力学）分析功能的基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法，专用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。

二，流体1，高级流体动力学分析软件：CFXANSYS CFX是一款拥有世界最先进算法的成熟商业流体计算软件。

功能强大的前处理器，求解器和后处理模块使ANSYS CFX能满足几乎所有工业流体的计算分析需要。

2，专业的流体力学分析软件：FLUENT在过去的二十多年间，FLUENT已成为了全球领先的商用流体分析软件，它采用流体动力学（CFD）的数值模拟技术，为全球范围内的各个行业的工程师提供流体问题的解决方案，是当今全球应用范围广泛，功能强大的商业CFD软件。

lsdyna卡在构建数学模型【原创版】目录1.LSDYNA 简介2.LSDYNA 的数学模型构建3.LSDYNA 的应用领域4.LSDYNA 的局限性5.结论正文1.LSDYNA 简介LSDYNA 是一种通用的非线性结构动力分析有限元程序，主要用于求解各种非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等结构非线性问题。

它采用显式求解为主，兼有隐式求解功能，以 Lagrange 算法为主，兼有 ALE 和 Euler 算法。

此外，它还具备结构分析、热分析和流体 - 结构耦合功能，以及非线性动力分析和静力分析功能，军用和民用相结合。

2.LSDYNA 的数学模型构建LSDYNA 的数学模型构建主要包括以下几个方面：(1) 几何模型：根据实际问题，创建几何模型，包括实体、表面和节点等。

(2) 材料模型：定义材料的属性，如弹性模量、泊松比、密度等。

(3) 边界条件和载荷：施加边界条件和载荷，如固定约束、滑动约束、对称约束、集中力、分布力等。

(4) 求解算法：选择合适的求解算法，如 Lagrange 算法、ALE 算法和 Euler 算法等。

(5) 求解过程：根据设定的几何模型、材料模型、边界条件和载荷以及求解算法进行求解。

3.LSDYNA 的应用领域LSDYNA 广泛应用于以下几个领域：(1) 军事领域：用于研究武器系统的安全性、可靠性和有效性。

(2) 航空航天领域：用于研究飞机、火箭和卫星等结构在飞行过程中的动力学行为。

(3) 汽车工程领域：用于研究汽车的安全性、舒适性和燃油经济性等。

(4) 土木工程领域：用于研究桥梁、建筑物和隧道等结构在地震、风和爆炸等载荷下的动力学行为。

(5) 能源领域：用于研究核电站、风力发电和太阳能发电等能源设施的结构动力学行为。

4.LSDYNA 的局限性尽管 LSDYNA 具有强大的功能，但它仍然存在一些局限性，如下：(1) 计算资源需求高：LSDYNA 需要大量的计算资源，可能导致计算时间长和计算机性能消耗大。

薄壳算法选择
四边形壳元
• Hughes-Liu • Belytschko-Tsay（缺省）
• S/R Hughes-Liu • S/R 旋转 Hughes-Liu
• Belytschko-Leviathan 壳
• Belytschko-Wong-Chiang • S/R 快速（旋转）Hughes-Liu
单元库 (Element Formulation)
LS-DYNA 程序现有 16 种单元类型，有二维、三维单元，薄壳、厚壳、体、梁单元， ALE、Euler、Lagrange 单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择，具有大位移、大应 变和大转动性能，单元积分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，单元计算速度快，节省存储 量，可以满足各种实体结构、薄壁结构和流体-固体耦合结构的有限元网格剖分的需要。
p=f(v, r,E, T) p：压力 v：相对体积 r：密度
图 12 反挤工艺模拟
2
LS-DYNA 理论及功能
E：内能 T：温度
LS-DYNA 有 14 种状态方程，可以处理各种非常复杂的物理现象和材料特性，常用的 状态方程如下：
*eos_linear_polynomial(线性多项式) *eos_jwl（炸药） *eos_gruneisen（结构材料） *eos_ignition_and_growth_of_reaction_in_he（推进剂燃烧） *eos_tabulated（列表方式）
DYNA 程序系列最初是 1976 年在美国 Lawrence Livermore National Lab. 由 J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、 1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设 计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1.LSTC公司的LS-DYNA系列软件LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的，主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具，后经多次扩充和改进，计算功能更为强大。

此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家著名数值模拟软件公司(如ANSYS、MSC.software、ETA等)的加盟，极大地加强了其的前后处理能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。

在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题。

即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质，边界处理很粗糙，在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。

虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选择和使用。

2.MSC.software公司的DYTRAN软件当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC公司) 的MSC.DYTRAN程序。

该程序在是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰PISCES INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体——结构相互作用功能，还在PISCES的欧拉模式算法基础上，开发了物质流动算法和流固耦合算法。

在同类软件中，其高度非线性、流—固耦合方面有独特之处。

MSC.DYTRAN的算法基本上可以概况为：MSC.DYTRAN采用基于Lagrange 格式的有限单元方法(FEM)模拟结构的变形和应力，用基于纯Euler格式的有限体积方法(FVM)描述材料(包括气体和液体)流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析，采用基于混合的Lagrange格式和纯Euler格式的有限单元与有限体积技术，完成全耦合的流体-结构相互作用模拟。

LS-DYNA软件1.1 LS-DYNA 简介LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和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。

由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码。

1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA。

LS-DYNA的最新版本是2004年8月推出的970版。

1.1.1 LS-DYNA功能特点LS-DYNA程序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）程序。

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；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。

LS-DYNA功能特点如下：1.分析能力：●非线性动力学分析●多刚体动力学分析●准静态分析（钣金成型等）●热分析●结构-热耦合分析●流体分析：✧欧拉方式✧任意拉格郎日-欧拉（ALE）✧流体-结构相互作用✧不可压缩流体CFD分析●有限元-多刚体动力学耦合分析（MADYMO，CAL3D）●水下冲击●失效分析●裂纹扩展分析●实时声场分析●设计优化●隐式回弹●多物理场耦合分析●自适应网格重划●并行处理（SMP和MPP）2.材料模式库(140多种)●金属●塑料●玻璃●泡沫●编制品●橡胶（人造橡胶）●蜂窝材料●复合材料●混凝土和土壤●炸药●推进剂●粘性流体●用户自定义材料3.单元库●体单元●薄/厚壳单元●梁单元●焊接单元●离散单元●束和索单元●安全带单元●节点质量单元●SPH单元4.接触方式(50多种)●柔体对柔体接触●柔体对刚体接触●刚体对刚体接触●边-边接触●侵蚀接触●充气模型●约束面●刚墙面●拉延筋5.汽车行业的专门功能●安全带●滑环●预紧器●牵引器●传感器●加速计●气囊●混合III型假人模型6.初始条件、载荷和约束功能●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；●铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；●二个刚性体之间的连接－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。

lsdyna材料卡片的意思
LS-DYNA是一种非线性显式有限元分析软件，可用于模拟各种物理过程和工程问题。

在LS-DYNA中，材料卡片是用来定义材料特性和行为的输入文件。

材料卡片包含了材料的力学性质、应力应变关系、损伤和破坏模型等重要信息。

它们描述了材料在外部加载下的响应和变形行为，这些信息对于准确模拟材料的行为至关重要。

材料卡片通常包括以下信息：
1. 材料类型：如弹性材料、塑性材料、弹塑性材料等。

不同类型的材料具有不同的力学性质和应力应变关系。

2. 弹性性质：包括杨氏模量、泊松比等。

这些参数描述了材料在无限小应变范围内的弹性行为。

3. 塑性性质：包括屈服强度、硬化规律等。

塑性性质描述了材料在超过其弹性限度后的变形行为。

4. 损伤和破坏模型：用于描述材料的损伤和破坏行为。

这些模型可以考虑材料的断裂、裂纹扩展等现象。

5. 温度依赖性：一些材料的力学性质和行为可能会随着温度的变化而发生变化。

材料卡片可以包含温度相关的参数和模型。

通过定义适当的材料卡片，LS-DYNA可以准确地模拟各种材料的行为，包括金属、复合材料、橡胶等。

材料卡片的正确选择和参数设定对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。

因此，对于使用LS-
DYNA进行分析的工程师和研究人员来说，熟悉和理解材料卡片的意义和内容是非常重要的。

2
用户自定义材料模Biblioteka 的建立材料模型的建立需要用到的软件有 ： Microsoft Vi-
sualC + + 、 Intel Fortran Compiler、 LS － dyna、 由 LS － dyna 公司提供的 UMAT 文件包、 LS － prepost。 要注意的 Microsoft VisualC + + 要先于 Intel Fortran compiler 是， 安装。
dyn21． f 的程序模块， 该程序模块中有诸多对应不同材 料模型的子程序， 其中子程序“subroutine umat41 ” 与 “subroutine umat41v ” 对应的便是用户自定义材料模 块， 纤维混凝土材料的用户自定义材料模型就在该模 块中编写， 可采用 notepad + + 软件进行编写。材料模 使用 Fortran Compiler 软件和 dyn21． f 型编写好之后， 程序来获得新的 dyna 求解器 ls971． exe， 将 Fortran 界 面路径切换到 UMAT 文件夹， 输入 nmake 命令， 以运 行自定义程序， 则可以在 UMAT 文件夹 中 生 成 新 的 ls971． exe 求解器， 然后将生成的新求解器 ls971． exe 放到 LS － dyna 的安装目录中。 新求解器的运行方法 —选 择“solver ” —选 择 为： 打 开“LS － dyna manager ” “select LS － dyna solver” —此处选择新生成的 dyna 求 “ls971． exe ” 。 此外， 解器 在 LS － dyna 的前处理软件 LS － PrePost 中， 选择“041 _050 － USEＲ_DEFIND_MATEＲIAL_MODELS” 来输入材料参数。 程序编写运行中还需要注意： ① 每次生成新的 dyna 求解器时， 都需要在原始安装文件中生成， 这是 由于在每次生成新的 dyna 求解器时， 不仅 ls971． exe 求解器是新生成的， 同时安装文件包中的其它文件也 会相应发生变化。② 求解器的路径只能为英文， 且求 。 解器名称中不能有符号出现

LS-DYNA 常见问题汇总 2.0
资料整理：yuminhust2005 职 务：A2:LS-DYNA 版主 资料来源：网络和自己的总结 更新时间：2008-10-12
LS-DYNA 常见问题汇总 2.0
yuminhust2005
2008-10...................................................................................................................................................1 2. 单位制度 .................................................................................................................................................................5 3. 质量缩放 .................................................................................................................................................................6 4. 长分析时间 .............................................................................................................................................................7 5. 准静态 .....................................................................................................................................................................8 6. 计算不稳定 .............................................................................................................................................................9 7. 负体积 ...................................................................................................................................................................10 8. 能量平衡 ...............................................................................................................................................................11 9. 沙漏控制 ...............................................................................................................................................................13 10. 阻尼 ...................................................................................................................................................................14

基于EN15227标准的某A型地铁列车耐撞性研究摘要：基于EN15227标准要求，利用LS-DYNA碰撞分析软件，对某A型地铁列车分别采用一维能量分配分析方法及三维整车碰撞仿真分析方法，对该型地铁列车耐撞性进行计算研究。

计算结果表明，该型地铁列车满足标准要求。

关键词：A型地铁列车；碰撞仿真分析；耐撞性0 引言随着城市轨道交通行业的发展，地铁列车运营线路日益增多，截至2022年，全国已有55座城市投运城轨交通线路，运营里程超过1万公里。

地铁列车载客量大，速度较高，一旦发生碰撞事故，将会造成严重的人员伤亡和财产损失。

在极端情况下，当主动防护技术失效，列车发生碰撞时，被动安全技术的应用可以有效降低乘员遭受伤害的风险。

在发生列车碰撞事故时，合理配置车钩缓冲吸能装置及头车前端附加的专用吸能装置，耗散列车撞击动能，可最大限度地保护乘员生命安全和车辆主体结构的完整性，这就是车辆耐碰撞性设计的核心思想。

本文基于EN15227标准要求，依据某A型地铁列车车钩缓冲装置及防爬器特性、总体布置、头车、中间车的车体结构及车体材料特性，建立能量分配模型和有限元模型，针对主动列车以25 km/h的速度正面碰撞另一列相同的静止列车时的情况，利用LS-DYNA碰撞分析软件，分别采用一维能量分配分析方法及三维整车碰撞仿真分析方法，对该型地铁列车吸能装置吸能特性及耐撞性进行研究。

1 列车基本信息及碰撞工况1.1 列车编组某A型地铁列车为8辆编组，车辆编组形式及车钩分布如下所示。

- Tc (A-B) Mp (C-D) M = Mp (D-C) M = M (D-C) Mp (B+A) Tc -其中“Tc”为带司机室拖车、“Mp”为带受电弓动车、“M”为动车；“-”为头钩全自动车钩、“=”为半自动车钩、“A、B、C、D”为中间半永久牵引杆。

1.2 车钩缓冲装置及防爬器配置车钩缓冲装置及防爬器配置如下。

表1 车钩缓冲装置及防爬器配置其中头车全自动车钩剪断后，到列车碰撞防爬器完全啮合的空行程距离为35 mm。

lsdyna 动力计算原理
LS-DYNA是一种通用的显式和隐式有限元分析软件，主要用于
模拟动态加载、非线性变形、多物理场耦合等复杂问题。

在LS-DYNA中，动力计算原理涉及以下几个方面：
1. 有限元方法，LS-DYNA采用有限元方法来离散模拟对象，并
通过求解大型矩阵方程来计算结构的动力响应。

有限元方法将结构
划分为有限数量的单元，每个单元内的物理行为由一组局部方程描述，通过组装这些单元的方程，可以得到整个结构的全局方程。

2. 显式求解，LS-DYNA采用显式时间积分方法来求解结构的动
力响应。

这意味着在每个时间步内，软件会显式地计算结构的位移、速度和加速度，而不需要解耦结构的刚度矩阵和质量矩阵。

这种方
法适用于高速动态加载和非线性变形的情况。

3. 材料模型，LS-DYNA支持多种材料模型，包括线性弹性、塑性、损伤、断裂等模型。

在动力计算中，材料模型的选择对于准确
预测结构的动态响应至关重要。

4. 质量和边界条件，在动力计算中，需要准确描述结构的质量
分布和边界条件。

LS-DYNA允许用户定义不同类型的质量和边界条件，以便更准确地模拟真实的动力加载情况。

总的来说，LS-DYNA的动力计算原理涉及有限元方法、显式求解、材料模型和质量边界条件等方面，通过综合考虑这些因素，可以对结构在动态加载下的响应进行准确模拟。

沙漏的产生
沙漏的零能模式
在原始、受剪和受弯状态下，单元积分点上的主应力和剪应力状况都 没有发生变化，也就是说该单元可以自由地在这三种形态之间转变而 无需外力。 因此，很小的扰动理论上可以让单元无限地变形下去，而不会消耗任 何能量。
单元原始状态
2011/11/9
单元受剪后应该的状态
单元受弯后应该的状态
9
体育器材 2011/11/9
10
湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室
LS‐DYNA基础 LS‐DYNA基本分析流程
几何模型修正 几何模型读取
湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室
LS‐DYNA基础
前处理软件
FEMB LS‐PREPOST HYPERMESH ANSYS PATRAN FEMAP
2011/11/9
汽车工业：碰撞分析、气囊设计 、约束系统匹配、部件加工 航空航天：鸟撞、飞机结构冲击动力分析、 碰撞，坠毁、冲 击爆炸及动态载荷、火箭级间分离模拟分析、宇宙垃圾碰撞、 特种复合材料设计 制造业：冲压、锻造、铸造、切割 建筑业：地震安全、混凝土结构、爆破拆除、公路桥梁设计 国防工业：内弹道和终点弹道、装甲和反装甲系统、穿甲弹 与破甲弹设计、战斗部结构设计、空气，水与土壤中爆炸 电子领域：跌落分析、包装设计、热分析、电子封装 生物医学
2011/11/9
沙漏的控制
当显式动态分析使用缩减积分单元时，应判断 沙漏是否会显著的影响结果。 沙漏能量不能超过内能的5‐10％。 沙漏能量和内能的对比可在ASCⅡ文件GLSTAT 和MATSDM *database_glstat输出系统沙漏能 *database_matsum输出各部件沙漏能 需要提前在*control_energy卡片中设置HGEN ＝2

1.1LS-DYNA发展概况LS-DYNA是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

DYNA程序系列最初是1976年在美国Lawrence Livermore National Lab. 由J.O.Hallquist博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经1979、1981、1982、1986、1987、1988年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。

1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D、前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，进一步规范和完善DYNA 的研究成果，陆续推出930版（1993年）、936版（1994年）、940版（1997年），950版（1998年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE和Euler算法）等新功能，使得LS-DYNA程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。

1997年LSTC公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA， LS-DYNA的最新版本是2008年5月推出的971版，它在970版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块，并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能，详见以下介绍。

LS-DYNA程序971版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（40多种接触类型）程序。

LS—DYNA主要版本冲压仿真评测作者：王毅来源：《CAD/CAM与制造业信息化》2013年第04期LS-DYNA是通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和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应用。

LS-DYNA程序以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；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算），是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。

与实验的无数次对比证实了LS-DYNA计算的可靠性，截止到目前为止的最新版本是2013年初推出的L S971_R7.0版本（目前为测试版），比较成熟稳定的版本是L S971的R3.2.1/R4.1.1/R5.1.1/R6.1.1等版本。

目前在冲压仿真方面以LS-DYNA为主要求解器的软件有：DynaForm、JSTAMP、Hyperform等，其中DynaForm为其冲压领域的主要合作开发商。

通过实际应用证明，不同版本的LS-DYNA求解器在分析时间、分析结果质量上有重大的差异，甚至某些版本都不能通过正常的计算得出正确的结果（如L S971_R4.x.x系列的某些版本），为了保证冲压仿真分析结果的可靠性，就有必要对求解器的速度、稳定性等有全面的了解。

本文笔者使用软件自带的例子以及NUMISHEET2005年大会中的算例，对冲压仿真领域相关的重力、拉延和回弹等常用的功能进行综合评比测试，以对比各个版本的求解器（R3.2.1/R5.1.1/R6.1.1）之间的差异，以便于实际的工作和应用。

一、LS-DYNA软件支持平台简介LS - DYNA 支持目前主要各大主流的操作系统，WINDOWS、LINUX、UNIX等三大平台都能支持。