Ansys LS-DYNA

Simulace struktur pod výraznými zátěžemi

Ansys LS-DYNA je nejpoužívanější explicitní simulační program na světě. Je schopný řešit úlohy s velmi intenzivnějšími zátěžemi během krátké doby působení. Nabízí širokou nabídku simulačních metod, typů elementů a kontaktů a kontrolních nastavení pro zachycení komplexních úloh s vysokou schopností ovládat model do detailu.

Klíčové vlastnosti

Implicitní a explicitní řešiče

Ansys LS-DYNA umožňuje Jednoduché propojení implicitního řešení pro přetížení a předpětí s navázáním na explicitní simulace zatížení. Volba řešiče umožňuje získat nejlepší kombinaci rychlosti výpočtu a přesnosti řešení. Zároveň Ansys LS-DYNA umí tyto řešiče kombinovat pro simulace s problematickou konvergencí.

Lineární a nelineární kontakty

V Ansys LS-DYNA, kontakt je možné definovat na jednotlivý díl, skupinu elementů nebo uzlů. Ansys LS-DYNA obsahuje i automatické kontakty, které vyhledávají místa styku a přesně zachycují kontaktní chování na značně zdeformovaných rozhraních včetně samokontaktu. Kontakty mohou být pevné, se třením nebo adhezí, tepelně vodivé, se selháním nebo s delaminačním mechanismem. Ansys LS-DYNA obsahuje velké množství algoritmů zajišťující vysokou schopnost paralelizovat i pro úlohy s velkým množstvím kontaktů.

Simulace selhání a adaptivní síťování

U simulací s velkými deformacemi je možné uplatnit několik způsobů zachycení selhání materiálu. Ten lze v Ansys LS-DYNA nezávisle na materiálu a umožňuje použít jak jednoduché mechanismy na bázi překročení mezní hodnoty selhání až po komplikované vice úrovňové metody GISMO, který umožňuje popsat aktuální stav deformace i kumulaci poškození. Je možné zvolit izotropní ortotropní nebo anizotropní mód selhání. Při modelování laminátů a lepených spojů je možné použít různé metody delaminace a kontaktní formulace pro simulace adheziv. Pro lokální zachycení selhání a tvorby trhliny Ansys LS-DYNA obsahuje několik metod adaptivního síťování. To je dostupné pro skořepiny a čtyřstěnné (tetra) prvky.  

Vibrační simulace a únava materiálu

Simulace ve frekvenčním spektru umožňují uživatelům Ansys LS-DYNA prozkoumat odezvu struktur na šoky, nucené kmitání a náhodné vibrace. Propojení s akustickým řešičem umožňuje simulace vibroakustických analýz. Výsledky vibrací lze použít pro simulace únavy jak ve frekvenčním spektru, tak i pomocí časově závislých zátěží. 

Proudové řešiče

ICFD je vlastní řešič na nestlačitelné proudění pro řešení stacionárních I tranzientních úloh. Obsahuje modely pro řešení zprůměrovaných Navierových-Stokesových rovnic RANS i modely na řešení malých vírů LES. Je možné simulovat proudění porézní zónou, jak izotropní, tak anizotropní. Řešič podporuje propojení se strukturálním řešičem pro úlohy FSI (interakce kapaliny se strukturou) nebo elektrickým a tepelným řešičem. 

Eulerovské, Lagrangeovské a ALE řešiče

Ansys LS-DYNA nabízí široké spektrum řešičů založených na eulerovském přístupu jako metody (ALE a S-ALE). Zde výpočetní síť není spojená s geometrií, ale s prostorem. Toto je výhodné pro simulaci interakce proudění a pevné struktury, výrobních procesech, balistice a obecně u simulací kde čekáme extrémní deformace a selhání materiálu včetně střepin. Tyto metody lze volně kombinovat s klasickými řešiči FEA pro využití výhod obou řešičů.

Částicové metody SPH, EFG, SPG

Pro úlohy s velkými deformacemi a rychlostmi obsahuje Ansys LS-DYNA částicovou metodu SPH (Smooth Particle Hydrodynamics). Ta dokáže stabilně simulovat výrazné deformace (stovky procent např. u pěn), nebo simulaci roztržení materiálů na malé díly (šrapnely). Dále obsahuje metodu EFG (Element Free Galerkin) určenou primárně pro simulace objemového tváření a kování pro co nejpřesnější zachycení napětí a kontaktních rozhraní. Dále Ansys LS-DYNA vyvinula vlastní metody SPG (Smooth Particle Galerkin) jakožto metodu s unikátním řešením selhání materiálu na základě přetržení vazeb. Tato metoda proti standardním FEM metodám nevyžaduje při selhání erozi prvků a tím zachovává hmotnost i hybnost v místě selhání pro maximální přesnost popisu. Dále se metoda SPG používá pro přesné modelování povrchového napětí vazkých kapalin a emulzí, jako například pájka při analýzách BGA u desek plošných spojů. 

Elektromagnetické řešiče

Elektromagnetický řešič pracuje se zjednodušenými Maxwellovými rovnicemi. K tomu využívá strukturální a akustický řešič pro simulace multifyzikálních úloh. Hlavními aplikacemi je svařování a magnetické tváření, induktivní ohřev, simulace elektromotorů a simulace fungování a přetěžování baterií. 

Ucelené řešení pro tváření

Ansys LS-DYNA obsahuje veškeré potřeby pro simulaci tváření, a to jak tenko, tak tlustostěnného. Obsahuje potřebné materiálové modely, umožňuje jednoduchou návaznost jednotlivých etap simulací tváření včetně modifikací nástrojů a polohování zastřižení ohýbání a další. Práci s tenkostěnným tvářením za studena lze použít procesně zaměřenou nástavbu Ansys Forming.

Pokročilé simulační techniky CAE

Nově vyvinuté IGA (isogeometric Analysis) umožňuje využít bazické funkce z programů CAD pro simulaci metody konečných prvků. Tento postup zachycuje přesněji podkladovou geometrii a nenutí inženýry aproximovat geometrii sítí z konečných prvků. IGA bylo vytvořeno pro minimalizování práce a rozdílů mezi tvorbou geometrie a tvorbou výpočetního modelu. Ansys LS-DYNA je první komerční software, který tuto funkci podporuje skrze implementování zobecněných prvků, které podporují v CAD časté NURBS křivky (non-uniformal rational B-splines). IGA podporuje mnohé standardní funkce z FEA analýzy včetně kontaktů, bodových svarů, materiálové anizotropie, harmonické analýzy a další jsou do Ansys LS-DYNA pravidelně přidávány.

Komplexní modely lidského těla (THUMS)

THUMS (Total Human Model for Safety) je multifyzikální model, který umožňuje popisovat chování částí lidského těla. Tyto simulace mohou nalézt uplatnění v medicíně, průmyslu sportovního vybavení nebo také v automobilovém nebo zbrojním průmyslu.