LS-DYNA有限元分析在航空发动机零件制造上的应用
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ls dyna子结构法LS-DYNA子结构法是一种常用的数值模拟方法,广泛应用于工程领域。
本文将介绍LS-DYNA子结构法的原理、应用和优势。
LS-DYNA子结构法是一种基于显式动力学有限元分析程序LS-DYNA的计算方法。
它通过将复杂结构分解为若干子结构,再通过子结构之间的边界条件进行耦合计算,实现对整体结构的分析。
这种方法在处理大型复杂结构时具有很大的优势,可以显著提高计算效率和准确度。
LS-DYNA子结构法的核心思想是将整个结构分解为多个子结构,并将每个子结构都看作一个独立的有限元模型进行计算。
每个子结构都包含了其自身的几何形状、材料特性和边界条件,可以独立地进行分析。
然后,通过定义子结构之间的接口条件,将各个子结构进行耦合,形成整体结构的模型。
LS-DYNA子结构法的应用非常广泛。
在汽车工程中,可以使用该方法进行车辆碰撞、车身刚度和振动分析等。
在航空航天工程中,可以用于飞机结构的强度和刚度分析。
在建筑工程中,可以用于建筑物的抗震性能评估。
此外,该方法还可以应用于电子设备的耐震性分析、机械设备的振动分析等领域。
LS-DYNA子结构法具有许多优势。
首先,它可以显著提高计算效率。
由于将整个大型结构分解为多个子结构进行计算,可以将计算任务分配给多个处理器进行并行计算,从而大大缩短计算时间。
其次,它可以提高计算的准确度。
由于每个子结构都是独立进行计算的,可以更加精细地定义材料特性和边界条件,提高计算的准确度。
此外,该方法还可以提供更详细的结果输出,帮助工程师更好地理解结构的行为。
LS-DYNA子结构法是一种高效且准确的数值模拟方法,可以广泛应用于工程领域。
它通过将复杂结构分解为若干子结构,并通过定义子结构之间的接口条件进行耦合计算,实现对整体结构的分析。
该方法具有明显的优势,可以提高计算效率和准确度,并提供详细的结果输出。
随着计算机技术的不断发展,LS-DYNA子结构法在工程设计和分析中的应用前景将更加广阔。
lsdyna案例
【原创版】
目录
1.LSDYNA 简介
2.LSDYNA 的应用案例
3.LSDYNA 的优势和特点
正文
【LSLDYNA 简介】
LSLDYNA 是一种用于模拟和分析结构动力学的有限元分析软件,广泛应用于各个工程领域,包括机械、航空航天、土木工程等。
它能够模拟复杂的结构系统,并分析其在各种载荷和环境下的动态响应。
【LSLDYNA 的应用案例】
LSLDYNA 在实际工程应用中有许多成功的案例。
例如,我国的高铁系统就使用了 LSLDYNA 进行了结构动力学分析,以确保列车在高速运行下的稳定性和安全性。
此外,LSLDYNA 还参与了许多大型桥梁和建筑物的设计和分析,如我国的长江大桥和上海中心大厦。
【LSLDYNA 的优势和特点】
LSLDYNA 以其强大的功能和易用的界面,赢得了广大工程师的青睐。
其优势和特点主要体现在以下几个方面:
1.高效的计算能力:LSLDYNA 能够快速、准确地计算出结构在各种载荷和环境下的动态响应,大大提高了工程设计的效率。
2.灵活的模型构建:LSLDYNA 提供了丰富的元素库和材料库,用户可以根据实际需求,构建出各种复杂的结构模型。
3.友好的用户界面:LSLDYNA 的用户界面直观易用,用户无需专门的
技术背景,也能轻松上手。
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析摘要:建立了飞机典型复合材料夹芯结构的有限元模型,利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA对其进行动力学冲击仿真分析。
通过仿真分析结果与试验结果的对比研究,验证了仿真分析方法的准确性和可靠性。
研究结果为同类实际工程问题提供了科学可行的分析、解决手段和参考依据。
关键词:复合材料;夹芯结构;动态冲击;仿真分析1. 概述复合材料在飞机结构上的大量应用已经引发了航空制造业的一场革命,与此同时,复合材料飞机结构分析,特别是冲击动力响应分析显得非常有实际意义。
由于全尺寸飞机结构冲击试验周期长、操作困难,且成本巨大,难以得到预期丰富的数据结果。
自上世纪80年代后,美国空军飞行动力试验室开始使用MAGNA(材料和几何非线性分析)程序对现役飞机结构进行动力响应分析,取得了很好的分析结果,而且大大节省了新机型的研制费用和研制周期[1]。
随着计算机软、硬件技术的发展和有限元理论研究的深入,数值模拟仿真技术在航空飞行器领域得到越来越广泛的应用。
本文利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA,对典型复合材料夹芯结构在冲击荷载作用下的动力响应问题进行了数值仿真分析。
2. LS-DYNA动力有限元分析简介LS-DYNA软件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)以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元分析程序。
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、流固耦合功能;以非线性动力分析为主,兼有静力分析功能;是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序[2]。
3. 复合材料夹芯结构冲击试验试验用复合材料夹芯结构由上下2层玻璃纤维复合材料面板及其中间的泡沫夹芯层组成。
上面板厚度为0.8mm,由4层复合材料单层板构成,铺层顺序为452/-452;下面板厚度为0.4mm,由2层单层板构成,铺层顺序为45/-45;夹芯层为PVC泡沫材料,泡沫夹芯层有2种不同的厚度,分别为7mm和18mm;夹芯板试件为245mm×245mm的方板。
一、概述LS-DYNA是一款强大的有限元分析软件,广泛应用于汽车、航空航天、船舶、石油、化工、军工等行业。
本文将以工作台中的LS-DYNA软件为基础,通过一个挤压成型案例,介绍LS-DYNA软件在挤压成型仿真中的应用。
二、案例背景挤压成型是一种常见的金属加工工艺,通过对金属材料施加压力,使其变形成所需的形状。
LS-DYNA作为一款强大的有限元分析软件,可以模拟挤压成型过程中的各种力学和热力学现象,为工程师提供仿真工具,帮助他们优化生产工艺以及提高产品质量。
三、案例分析1. 模型准备在使用LS-DYNA进行挤压成型仿真之前,首先需要准备模型。
这包括几何建模、网格划分、边界条件设置等工作。
在模型准备过程中,需要考虑金属材料的流动行为、应变硬化规律以及摩擦效应等因素,以保证仿真结果的准确性。
2. 材料模型在LS-DYNA中,可以选择合适的材料模型来描述金属材料的力学行为。
常见的材料模型包括线性弹性模型、von Mises塑性模型、Johnson-Cook本构模型等。
根据实际情况选择合适的材料模型,可以更准确地描述金属材料的变形和破坏行为。
3. 边界条件在挤压成型仿真中,需要合理设置边界条件来模拟挤压装置对工件的施加力以及工件与模具之间的摩擦效应。
通过合理设置边界条件,可以保证仿真结果的准确性,并为工程师提供有价值的工艺优化信息。
4. 模拟分析在模型准备和材料模型确定之后,可以进行挤压成型仿真分析。
LS-DYNA可以模拟金属材料的流动行为、应变硬化及破坏过程,同时还可以考虑模具与工件之间的摩擦效应。
通过对挤压成型过程进行仿真分析,工程师可以了解工件的变形情况、应变分布以及破坏模式,为工艺优化提供参考。
5. 结果评估通过LS-DYNA进行挤压成型仿真后,需要对仿真结果进行评估。
这包括对工件的变形情况、应变分布、破坏模式以及挤压装置的受力情况等方面进行分析。
通过对仿真结果的评估,可以为工程师提供相关的工艺优化建议,帮助其改善挤压成型工艺,并提高产品质量。
世界上最著名的通用显式动力分析程序LSDYNA简介世界上最著名的通用显式动力分析程序LSDYNA简介世界上最著名的通用显式动力分析程序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。
PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处理为LS-POST。
LS-DYNA的最新版本是2001年5月推出的960版。
LS-DYNA功能特点LS-DYNA程序960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¨ 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¨ 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案例概述LSDYNA(Livermore Software Technology Corporation’s Dynamic Analysis)是一种广泛应用于工程领域的显式动力学有限元分析软件。
它可以用于模拟和分析各种结构和材料的动态响应,包括碰撞、爆炸、撞击和变形等。
LSDYNA具有强大的计算能力和广泛的应用领域,被广泛用于汽车、航空航天、船舶、建筑和国防等行业。
LSDYNA的应用领域LSDYNA在多个领域有着广泛的应用,下面将分别介绍几个主要的应用领域。
汽车工程LSDYNA在汽车工程领域的应用非常广泛。
它可以对汽车的碰撞、安全性和耐久性进行模拟和分析。
通过LSDYNA可以对汽车的整体结构、车身、座椅、安全气囊等进行建模,并模拟各种碰撞情况下的车辆响应。
这些模拟可以帮助汽车制造商评估和改进车辆的安全性能,提高车辆的碰撞安全性和乘坐舒适性。
航空航天工程LSDYNA在航空航天工程领域的应用也非常重要。
它可以用于模拟和分析飞机、火箭和卫星等的动态响应。
通过LSDYNA可以对飞机在起飞、飞行和着陆等不同工况下的结构强度、振动响应和疲劳寿命进行评估。
这些模拟可以帮助航空航天工程师优化设计,提高飞机的结构性能和飞行安全性。
建筑工程LSDYNA在建筑工程领域的应用越来越多。
它可以用于模拟和分析建筑物在地震、爆炸和风灾等自然灾害中的响应。
通过LSDYNA可以对建筑物的结构进行建模,并模拟不同地震强度下的结构响应。
这些模拟可以帮助建筑工程师评估和改进建筑物的抗震能力,提高建筑物的安全性和可靠性。
LSDYNA的特点LSDYNA具有以下几个主要特点。
显式动力学分析LSDYNA采用显式动力学分析方法,即在计算过程中明确考虑时间因素。
这种方法适用于模拟高速碰撞、爆炸和撞击等动态过程,可以准确地捕捉物体的变形和破坏过程。
与隐式方法相比,显式方法计算效率更高,适用于大规模的动力学分析。
多物理场耦合LSDYNA支持多物理场耦合分析,可以将结构、流体、热传导和电磁场等不同物理场耦合在一起进行分析。
ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2006年第46卷第8期2006,V o l .46,N o .828 36145521457L S -DY NA 的AL E 方法在飞船返回舱着落仿真中的应用马春生, 黄世霖, 张金换, 杜汇良(清华大学汽车工程系,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084)收稿日期:2005210211作者简介:马春生(19792),男(汉),河南,博士研究生。
通讯联系人:黄世霖,教授,E 2m ail :huangsh l @tsinghua .edu .cn摘 要:着陆是载人航天活动的关键环节,对返回舱在接近地面时的带伞着陆过程分析具有重要意义。
该文对显式积分有限元软件L S 2D YNA 的AL E 方法进行了初步研究,探讨了其中关键控制参数对计算结果的影响。
用该方法建立了返回舱带伞着陆的有限元模型,包含空气、降落伞和返回舱,用相关试验数据对模型的有效性进行了验证。
结果表明,计算得到的舱体速度和姿态角与试验结果基本吻合,建立的模型可用于返回舱带伞着陆过程特性分析、着陆工况确定和降落伞对着陆冲击的影响等问题的研究。
关键词:飞船返回舱;着陆;降落伞;AL E ;数值模拟中图分类号:V 244.4文献标识码:A文章编号:100020054(2006)0821455203Si m ula tion s of the land i ng of manned spacecraf t w ith parachutes usi ng theAL E m ethod i n L S -DY NAMA C hunshe ng ,HUANG S hilin ,ZHANG J inhua n ,DU Huilia ng(State Key Laboratory of Auto motive Safety and Energy ,D epart men t of Auto motive Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Ch i na )Abstract :T he landing p rocess of a m anned spacecraft w ith a parachute w as analyzed using the AL E (arbitrary L agrangian 2Eulerian )finite elem ent m ethod in L S 2D YNA to evaluate the effects of key contro l param eters on the si m ulati on results .T he finite elem ent model including the m anned spacecraft w ith the parachute and the atmo spheric environm ent w as validated w ith test data .T he results indicate that the AL E m ethod can be used to si m ulate m anned spacecraft landings w ith parachutes .T he finite elem ent model can be used to deter m ine the spacecraft landing conditi ons and to evaluate the effects of the parachute on the landing i m pact .Key words :m anned spacecraft;landing;parachute;arbitraryL agrangian 2Eulerian (AL E );num erical si m ulati on着陆是载人航天活动的最后步骤,也是载人航天任务成败的最终标志[1]。
CFD仿真技术在航空发动机中的应用摘要:随着科学技术的发展,航空航天和空间技术有了飞跃的发展,在这些飞跃的发展技术中主要的技术就是CAE技术。
航空工业可以说是CAE技术发展的摇篮,各种CAE技术正是在以航空工业为主的实际工业应用的推动下在不到半个世纪时间里迅猛发展起来的。
以ANSYS、LS-DYNA、Nastran、CFX、Fluent等为代表的高端CAE软件早已活跃在全球航空工业中。
关键词:CFD仿真技术;航空发动机;应用1 引言目前国际知名企业的航空发动机研制周期从过去的10~15年缩短到6~8年甚至4~5年,试验机也从过去的40~50台减少到10台左右。
在发达国家的航空企业里CAE已经作为产品研发设计与制造流程中不可逾越的一种强制性的工艺规范加以实施,在生产实践作为必备工具普遍应用。
2、CFD技术国内外使用状况简介CFD作为CAE技术的一种,已经越来越多的被国内外航空企业广泛的得以应用。
第一个商用CFD软件包FLUENT,由与美国空军合作的流体技术服务公司Creare公司于1983年推出的。
商业CFD软件的开发及应用,加速了航空工业的发展,使得基于虚拟样机仿真的现代设计方法成为了可能。
以波音公司航空研发发展历史为例,不难发现,波音公司先后采用了经典的实验测试方法、半经验的方法、空气动力学的计算、政府内部及企业的CFD代码及广泛的采用CFD商业代码。
在波音公司2005年的软件应用报告中明确指明,在1998至2005年内,其公司每年数值仿真成果的增加量都接近84%左右,采用CAE/CFD的速度超过了工业的成长速度,CFD技术已经成为其设计的主要手段之一。
另外从美国软件公司ANSYS公司的销售业绩报告上显示,航空工业上的应用产值是其公司的主要收益来源之一。
CFD软件正以其强大的优势在研发中发挥的巨大的作用,例如在NISA的报告中提到,原本需要7年完成的维吉尼亚级潜水艇的设计,通过CFD技术的应用,5年就顺利完成;而预计需要11年完成的B-2轰炸机的飞行测试,则在短短的4年内就通过了测试。
lsdyna-prepost中铝合金的材料参数引言概述:LS-DYNA Pre/Post是一种用于有限元分析的软件工具,它在工程领域中广泛应用。
铝合金是一种常见的材料,具有良好的强度和轻量化特性,因此在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
在LS-DYNA Pre/Post中,铝合金的材料参数对模拟结果的准确性和可靠性具有重要影响。
本文将从三个方面详细阐述LS-DYNA Pre/Post中铝合金的材料参数。
正文内容:1. 材料力学性能参数1.1 弹性模量:铝合金的弹性模量是一个重要的材料参数,它反映了材料在受力时的变形能力。
LS-DYNA Pre/Post中需要准确输入铝合金的弹性模量,以确保模拟结果的准确性。
1.2 屈服强度:铝合金的屈服强度是指材料在受力时开始发生塑性变形的应力值。
在LS-DYNA Pre/Post中,准确输入铝合金的屈服强度可以帮助工程师更好地预测材料在实际工况下的变形和破坏行为。
1.3 断裂韧性:铝合金的断裂韧性是指材料在受力到破坏之间的能量吸收能力。
在LS-DYNA Pre/Post中,准确输入铝合金的断裂韧性可以帮助工程师更好地预测材料在受力过程中的破坏行为,并优化设计。
2. 材料本构模型参数2.1 弹塑性本构模型:LS-DYNA Pre/Post中常用的铝合金本构模型有弹塑性本构模型,它能够描述材料在受力时的弹性和塑性行为。
在设定铝合金的本构模型参数时,需要考虑材料的硬化行为、屈服准则等因素,以准确模拟材料的力学行为。
2.2 粘塑性本构模型:铝合金在高速冲击等特殊工况下可能发生粘塑性行为,因此在LS-DYNA Pre/Post中也可以选择粘塑性本构模型来描述铝合金的力学行为。
设定铝合金的粘塑性本构模型参数时,需要考虑材料的粘性行为、粘塑性转变等因素,以准确模拟材料的力学行为。
3. 材料损伤参数3.1 损伤模型:铝合金在受力过程中可能发生损伤现象,如微裂纹、孔洞扩展等。