LS-DYNA R14.0新功能速览（更新版）

摘要

本文将主要介绍LS-DYNA R14.0即2023R1部分新功能。主要涵盖可压缩CFD及双CESE，电池Plus，降阶模型(ROM)：状态空间方程，刚体等领域的新功能更新介绍。

对于目前Intel MPI, platform MPI和 Open MPI，详细介绍了LS-DYNA OneMPI的策略，CPM安全气囊仿真的新功能，与热求解器耦合，引入节点接触力去评估对气囊泄气性的影响。对于SPH齿轮箱和涉水仿真方面，实现了大量新功能。针对EM solver电磁求解器，拓展了与结构耦合的功能，在生物医学领域有着广泛的应用。ICFD求解器新增了Block Low-Rank分解求解器，与DEM耦合的新功能，尤其针对实体单元。CESE增加针对混合多相求解器和两相求解器的多相FSI功能。NVH方面添加了很多新的声学功能，例如新的关键字*FREQUENCY_DOMAIN_ACOUSTIC_DIRECTIVITY，还有随机振动SSD ERP和d3max等等。Ansys Forming出色的仿真功能，较以往工具有了很大的提升。

可压缩CFD及双CESE功能更新

双CESE求解器更新，新增针对混合多相求解器和两相求解器的多相FSI功能。双CESE求解器实际上是多材料求解器，能够处理界面的三种不同材料。此外还有具备FSI功能的空化求解器，以及轴对称求解器。

• 增加了多相流FSI功能
  
     a) 可用于混合多相求解器，及两相多相求解器
• 具有FSI功能的空化流动求解器
  
     a) 使用Schmidt的均匀平衡模型(HEM)模拟空化
• 具有FSI功能的二维轴对称求解器
  
     a) 增加了每种类型的双CESE求解器
• 改进的Keyword，更好的组织
  
     a) 这种更新的方式来指定双CESE问题将有助于培训新用户
• 'binout'格式的时间历史输出
• a) LS-PrePost中暂不支持，但用户可以使用LSDA工具访问用新的*DUALCESE_DATABASE_HISTORY_创建的' binout '文件中的二进制数据等…卡片
• b) 允许在节点，单元和段集的子集上获得数据
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混合多相流求解器中增加了FSI功能，特点有：

• 该混合模型可处理3种物质，包括两种混合反应物(反应物和生成物)
• 假设是一步化学反应

一般的Mie-Grunisen型EOS可用于各种材料

主要应用于：

• 凝聚相炸药燃烧与爆轰过渡的模拟
• 约束装药中爆轰的传播(速率粘性问题)
• 利用微气球坍缩的方法模拟商业炸药的敏化作用
• 液体炸药中激波引起的空腔塌陷

图中展示了爆炸管示例。混合模型可以处理三种不同的材料，并追踪这三种不同材料的界面以及反应产物，使用假定的一步化学反应，也能够借助Mie-Grunisen类型EOS执行此类分析。

FSI功能已添加到两相多相流求解器中：

• 该两相模型是混合多相模型的简化模型
• 这种模型可以处理两种不混相流动的材料
• 当添加额外的结构部件时，可以使用FSI求解器
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将空化流及其FSI求解程序引入到双CESE求解器中：

• 空化模型：施密特齐次均衡模型
• 应用领域：适合在一个小的几何形状高速流动，如柴油喷射系统

电池Plus

• 更新了3种不同的电化学LIB模型
• 6方程模型(纽曼模型)
• 10方程模型(热)
• 14方程模型(多物理场)
• 新的建模功能
• 新的电池老化模型
• SEI形成和分解的热机制
• 电池膨胀模型
• 基于乙烯氧化和锂液化反应机理的气体生成模型
• 热-力模型耦合
• 可与每个新的/更新的电池电化学模型，以支持电池滥用模拟
• 用户需求的新特性
• 根据最小点火能量标准安装的关机键
• 'binout'格式的时间历史输出
• 虽然在LSPP中还不支持，但用户可以使用LSDA工具访问由新*BATTERY_DATABASE_HISTORY_…创建的' binout '文件中的二进制数据…卡片
• 允许在电池网格节点的子集上获得数据
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电池的电化学模型，特点：

• 更新了三种不同的电化学LIB模型:Newman(6方程)，Thermal(10方程)和Multiphysics(14方程)模型
• 更新修改的B-V动力学
• 老化模型
• SEI的形成与分解热机理
• 电池膨胀模型
• 基于乙烯氧化和锂液化反应机理的天然气生成模型

主要应用于：

• 电化学锂电池性能测试：阳极，分离器和阴极
• 电池过充测试
• 电池制造商的新LIB电池设计
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电化学电池-热-结构耦合模型，特点：

• Newman(6方程)-热-结构模型
• 热(10个方程)-热-结构模型
• 多物理场(14个方程)-热-结构模型
• 按最小点火能量标准安装关机键
• 实现SMP和MPP功能

主要应用于：

• 电池外力滥用试验
• 电池的电化学模型可以通过热和机械耦合的情况下进行测试

降阶模型(ROM)：状态空间方程

• *CONTROLLER_PLANT提供了两种方法来推导用于控制器plant设计的ROM：模式截断法和Krylov法
• 模式截断法可以应用在SMP和MPP。然而，Krylov有时更受欢迎，因为它输入简单，有时能提供更好的解决方案
• Krylov方法的先前实现难以处理大型模型。改进后的实现(目前仅支持SMP)使Krylov的方法能够用于数百万dof的模型

刚体

*CONTROL_RIGID关键字新增选项RCVLR2D，以恢复contrained rigid bodies的lead rigid body，它的变化与*DEFORMABLE_TO_RIGID_AUTOMATIC有关。

其他功能更新，如刚柔转换。有些仿真中可能存在很长的碰撞前分析，因此对于翻滚测试或自动驾驶等车辆被动安全分析时，通常存在安全气囊接触和内部强制运动问题，这些都耗费相当的CPU算力。新的选项为您提供了根据用户定义时间关闭各类选项并实现刚体运动的功能。视频案例演示车辆从悬崖坠落，此期间车辆成为一个完整刚体，车辆撞击地面之前只存在刚体运动，而在撞击前切换为可变形体，这将大大缩短CPU的计算时间。

*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY_OVERRIDE (or MASTER)关键字更新：

• 一些碰撞场景涉及长时间的碰撞前模拟，在此过程中，整个车辆作为刚体移动，例如动态侧翻测试和自动驾驶
• 大多数情况下，这类应用的模型是从带安全气囊、接触、规定运动(ACP：气囊、接触、强制运动)的碰撞模型更改而来，当整车模型转为刚体阶段，也可以关闭这些ACP以加速模拟。
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*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY_OVERRIDE (or MASTER)关键字更新

• 一个碰撞安全的整车模型可以有很多个安全气囊，接触和强制或规定运动(ACP)卡片，手动设置传感器卡来控制它们非常具有挑战性
• 新增一个自动关闭/打开覆盖（overriding-rigid-body）刚体相关ACP的可选卡
• ICTC：LS-DYNA将检查所有接触卡片，如果涉及的部件是覆盖刚体的一部分，并且没有为接触定义*SENSOR_CONTROL，当覆盖刚体激活时，接触将自动关闭；并在覆盖刚体处于非活动状态时重新打开
• IBAG：LS-DYNA将检查所有CV气囊卡片，如果涉及的部件是覆盖刚体的一部分，并且没有为CV气囊定义*SENSOR_CONTROL，当覆盖刚体激活时，CV气囊将自动关闭；当覆盖刚体处于非活动状态并自动偏移所有与时间相关的曲线时，将重新打开
• IPSM：LS-DYNA将检查所有规定的运动卡片，如果涉及的零件是覆盖刚体的一部分，则在覆盖刚体活动时，规定的运动将自动关闭;并在覆盖刚体处于非活动状态时重新打开。设置IPSM=2将使指定运动的时程曲线偏移

OVERRIDE_CNRB和DEF2RIG_AUTOMATIC如何协同工作

• 在禁用覆盖CNRB后，自动DEF2RIG可以应用于属于覆盖CNRB的部分
• 自动DEF2RIG也可以应用于主动覆盖CNRB的一部分。DEF2RIG中涉及的部分将与覆盖CNRB分离

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