用于处理几何和材料大变形的非线性瞬态动力数值模拟软件AUTODYN-2D/3D集成了有限元(FEM)、计算机流体力学(CFD)和流体编码(hydrocodes)的多种处理技术,可模拟各类冲击响应、高速/超高速碰撞、爆炸及其作用问题,尤其在弹药工程领域应用广泛,可对动能侵彻弹、聚能装药、破片杀爆弹的作用机理和终点效应模拟仿真。然而,鉴于自身对此软件的接触较少,且该软件在国内弹药震荡冲击应用领域上应用没有LS-DYNA广泛,仍旧不选用此款软件。
跌落冲击环境问题属于复杂的接触碰撞问题,ANSYS/LS-DYNA在冲击领域的应用最开始便是分析碰撞问题。跌落分析和碰撞计算是其的两大功能主体。在跌落冲击领域中应用十分广泛,其分析结果数据与实际结果十分接近,选用ANSYS仿真软件分析碰撞冲击问题是明智之举。
2.3  ANSYS仿真软件的功能和特点
LS-DYNA作为世界上最著名的通用显式动力分析程序,可以模拟各种复杂的结构计算问题,特别适合求解各种二文、三文非线性结构的高速碰撞、侵彻和爆炸冲击等线性动力学问题,同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。
LS-DYNA是功能齐全的集合非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性和接触非线性程序,它以Largrange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、流体结构耦合分析功能;以线性动力分析为主,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形后的回弹计算)。它在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析程序,也是军用和民用相结合的通用非线性有限元程序。
ANSYS的主要功能特点[22]有:
a)    分析功能强大
应用LS-ANSYS可以进行的分析包括:非线性动力学、刚体动力学、准静态模拟仿真、一般模型、温度场变化、固流体分析、有限元与刚体动力学耦合分析、水下冲击分析、失效分析、裂纹扩展分析、实时声场分析、优化设计、多物理场耦合分析、结构-温度场耦合作用、光滑粒子交杂动力学以及无单元的无网格法分析。
b)    单元类型众多
LS-DYNA程序的单元类型众多,仅显式单元有:杆单元、梁单元、二文实体单元、薄壳单元、三文实体单元、无质量弹簧阻尼单元、集中质量单元、锁单元、10节点四面体单元等九种类型。各单元又有多种理论算法可供用户选择。
c)    材料模型丰富
LS-ANSYS拥有十分丰富的材料模型数据库,其每一个树形目录下还有多种材料模型。当然,使用者也可以自行定义材料模型库,具有强大的可扩充性。
d)    接触(contact)分析功能齐全
LS-DYNA程序的全自动接触分析功能齐全,易于使用,非常有效,有50多种选择。可以求解以下接触问题:变形体对变形体的接触、变形体对刚体的接触、刚体对刚体的接触、板壳结构的单面接触、与刚性墙接触、表面与表面固连、节点与表面固连、壳边与壳面固连、流体与固体界面等,并可考虑接触表面的静动摩擦力和固连失效。这种技术成功地用于整车碰撞研究、乘员与柔性气囊或安全带接触的安全性分析、薄板与冲头和模具接触的金属成型、水下爆炸对结构的影响等。
e)    载荷、初始条件和约束功能全面
LS-DYNA程序中,载荷、初始条件和约束功能全面,主要包括:初始速度、初应力、初始动量;高能炸药起爆设置;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、透射边界;给节点运动、节点约束;铆接、焊接;两刚体之间的连接(球形连接、旋转连接、柱形连接、平面连接、平移连接);位移/转动之间的线性约束、壳单元与固体单元之间的固连;带失效的节点固连。
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