现在的 explicit dynamic 中是否已经基本实现了 AUTODYN 的主要功能,AUTODYN 是否基本被替代了

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匿名

这个问题,我觉得知乎上一个叫 bingo 的网友的文章,能够很好的回答这个问题,不仅是 explicit dynamic 和 AUTODYN 之间的关系,还包括 LS DYNA。这三款显示动力学分析软件,目前都已经被 ANSYS 公司收购,并且集成到 WorkBench 中,如图所示:

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这三款软件都可以用于解决材料的动态力学响应,汽车的碰撞,高速切削、电子产品的跌落、流固耦合、军事工业中的战斗部的设计等问题,讲到能不能互相替代,可以看一下三款软件的典型引用场景和功能。

WorkBench AUTODYN 软件

AUTODYN 是 Century Dynamics 公司研发的软件产品,为线性、非线性、显式、以及多物质流体动力学问题提供成熟易用的仿真软件。该公司于已被 ANSYS 公司收购,被收购后的新 AUTODYN 版本功能有了较大的增加,可以集成于 WorkBench 平台,与各个模块进行联合仿真。在一个统一的计算环境中提供强大的工程设计和仿真能力。

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。具有深厚的军工背景,在国际军工行业占据 80% 以上的市场,如下是 AUTODYN 的典型应用:

  • 装甲和反装甲的优化设计;

  • 航天飞机、火箭等点火发射;

  • 战斗部设计及优化;

  • 水下爆炸对舰船的毁伤评估;

  • 针对城市中的爆炸效应,对建筑物采取防护措施,并建立保险风险评;

  • 石油射孔弹性能研究;

  • 国际太空站的防护系统的设计;

  • 内弹道气体冲击波;

  • 高速动态载荷下材料的特性等。

AUTODYN 软件含有多个网格类型和求解器:拉格朗日网格、欧拉网格、ALE 网格、SPH(粒子法)等,用于多种物理现象耦合情况下的求解。软件含有丰富材料库模型,同时包括有金属、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。同时 AUTODYN 集成了前处理、后处理分析模块。并支持多种格式的网格导入。

丰富的材料库模型。含有脆性、复合材料、炸药、流体等 200 多种材料。并拥有多种的状态方程、强度、破坏模型。

多种算法,简单的接触定义。拥有拉格朗日、欧拉、ALE、SPH 等算法可模拟高度非线性问题。并且计算具有较好的稳定性。

多物理场的耦合,对于流体和固体在不同物理条件下的状态均可以模拟。结合结果映射技术,极大地节省了计算时间。

简单的前处理和后处理。AUTODYN 软件可以兼有前处理和后处理,可以方便的自建简单模型。也可通过多种格式的网格导入到求解器中。

WorkBench explicit dynamics 软件

WorkBench explicit dynamics 软件是在 ANSYS 收购 AUTODYN 软件基础上开发的显式动力学软件模块,集成于 WorkBench 平台,目前发展到 19.0 版本,增加了 Drop-test 功能和支持关节【Joint】功能,用于更好的模拟产品的跌落,结构的运动等。依托 WorkBench 平台可以方便的导入模型和与其他模块进行联合仿真。拥有丰富的材料模型库、简单的几何建模方式、高效的网格划分方式、简单的并行计算的设置等优点,该模块能够模拟的非线性结构力学涉及以下:

  • 从低速 1m/ s 到非常高的速度 5000m/s;

  • 应力波、冲击波、爆轰波在固体和液体中传播;

  • 高频动态响应;

  • 大变形和几何非线性;

  • 复杂的接触条件;

  • 复杂的材料行为,包括材料损坏;

  • 非线性结构响应,包括屈曲;

  • 焊缝 / 紧固件的失效等。

前处理更加方便 ,更加丰富的材料模型库、方便的几何模型的导入和网格划分。可以通过 ANSYS space claim 进行建模,mesh 模块和 ICEM 模块进行网格划分。

多物理场的耦合 ,可以和 WorkBench ACP、WorkBench transient structural、WorkBench static structural,poly flow WorkBench FEM 等进行耦合。

高性能计算 ,支持更多的网格和网格格式,包括结构和非结构网格,可以方便调用多核进行计算。

优化设计 ,和 ANSYS Design Xplorer 结合,使工程师能够执行实验设计(DOE)分析,调查响应曲面,并分析输入约束以追求最佳设计候选者。

WorkBench LS-DYNA

LS-DYNA 是 LSTC 公司著名的显式动力学软件,广泛应用于汽车、军工、航空航天、电子、机械制造等领域。1996 年 LSTC 公司与 ANSYS 公司合作,为 ANSYS 提供求解器。

WorkBench19.0 版本新增的 extension 模块,使得在 WorkBench 平台可以直接调用 LS-DYNA 求解器。极大了简化了建模、网格划分等仿真程序。关键字可以直接在 WorkBench 平台通过 GUI 进行相应参数的定义。

LS-DYNA 程序是功能齐全非线性求解器,包括求解几何非线性(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)。它以 Lagrange 算法为主,兼有 ALE,自适应网格和 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。
众多的前处理和快速的求解。可以通过外部倒入复杂模型,通过定义关键字的方式方便变成及修改模型。多种控制选项,使得用户在分析问题拥有很大灵活性。

多种算法和接触方式。拥有 largrange、ALE、Euler、SPH 等算法。可兼容隐式和显示算法。自适应网格剖分方式可方便模拟薄板冲压等问题。

在汽车碰撞领域应用广泛,拥有假人、安全带、牵引器、气囊等专业开发工具。

多物理场耦合。拥有 BEM 算法对于流固耦合问题具有较好的求解。拥有热分析模块,可与结构耦合,用于非线性热传导、静电场和渗流分析等。

末了,附上 bingo 的原文地址, 访问原文

其实,每个软件工具都有自己的受众。

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