LS-DYNA R14.0新功能大揭秘（六）

摘要

本文将主要介绍LS-DYNA R14.0即2023R1部分新功能。主要涵盖IGA等几何分析、单元等方面的新功能更新介绍。

对于目前Intel MPI , platform MPI 和 Open MPI ，本系列将详细介绍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。

IGA等几何分析

• 空间变化的基线方向
• 取代传统AOPT定义的通用方案
• 基于特征的BC和约束应用
• 直接在几何上定义
• 扩展单元侵蚀方案
• 修正了早期与跨越裂缝的基函数相关的缺陷
• 支持(非)结构化壳体和固体
• 目前仅支持SMP
• 支持非结构化样条
• *IGA_2D_BEZIER_XYZ和*IGA_3D_BEZIER_XYZ关键字
• 未来版本将允许基于feature的BCs和约束
• 改进的时间步长估计
• *CONTROL_TIMESTEP IGADO
• 考虑高阶元间的连续性
• 新的内存管理方案
• 减少内存使用
• 更快的计算速度
• 混合模型
• 在同一装配中支持线性有限元网格以及结构化和非结构化网格的各种增强功能
• 带有热影响区的焊点，CNRB，残余应变/应力的映射

空间变化的基线方向

• *PART_FIELD为零件分配空间变化的基线方向场
• *DEFINE_FIELD为点云中收集的空间位置分配字段变量。定义基于rbf的插值的参数
• *DEFINE_POINT_CLOUD

备注

• 调用*PART_FIELD关键字取代在材料卡(AOPT)上激活的基线向量
• 该框架的设计目的是在将来用于定义基线方向之外的用途
• 兼容经典有限元

具有空间可变基线方向的均匀受压板。

基于特征的边界条件和约束

• 控制点和单元没有使用*IGA关键字的用户id
• 边界条件是对几何参数空间中定义的几何实体施加的，例如点、边、面和体
• 在输入时分配给patch的低级参数实体
• 参数实体之间的约束，例如CNRB

IGA单元侵蚀修正

基于特征的边界条件和约束

• BCs适用于几何实体(点、边、面和体)
• 可用关键字
• *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_OPTION
• 选项：POINT_UVW, EDGE_UVW, FACE_XYZ
• *LOAD_POINT_UVW (_SET)
• 在patch内的任何位置应用点载荷(不限于有限元节点)
• *LOAD_FACE_XYZ (_SET)
• 在表面的选定底面上施加均匀的压力负荷

映射/初始化

• 通过dynain文件支持多工序分析（如冲压）
• 关键字* INITIAL_STRESS / STRAIN_IGA_SHELL
• 允许在积分点初始化以下内容
• 壳厚度
• 初始应力
• 初始应变
• 初始塑性应变
• 历史变量

新的二维网格插值壳，比旧的网格划分算法更快，并提高几何边界的质量（凹区域的精确表示）。

重构内存

完成数据结构和内存方案的重构，以减少使用的内存，加速计算而不影响准确性。

结构耦合更新

• 关键字*IGA_TIED_EDGE_TO_EDGE
• 改进MPP加速的域分解
• 改进惩罚刚度的估计

• 新的时间步长估计(IGADO=1， *CONTROL_TIMESTEP)
• 可能得到 (大于50%)更大的稳定时间步长
• 允许使用*IGA_SHELL单元作为刚体
• 支持*INITIAL_VELOCITY_GENERATION
• 启用*MAT_ADD_DAMAGE_DIEM / GISSMO
• 启用热影响区定义
• 启用各种连接建模技术-以支持混合模型(标准FE和IGA)
• 焊点(SPR3)、螺栓、CNRBs
• 为MPP启用各种隐式惩罚接触(通过插值单元)
• *CONTACT_xxx_MORTAR
• *CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE _OFFSET (_BEAM)
• *CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_OFFSET
• 非线性隐式分析的各种改进

单元

具有中平面偏移的壳体，壳单元中新选项NLOCDT减少时间步长以保持稳定性

• 如果应用了NLOC (*SECTION_SHELL)或OFFSET (*ELEMENT_SHELL)，则默认激活
• 当厚度与单元长度之比较大时，最大可减小10%
• NLOCDT=1允许再现旧的结果

具有旋转约束的实体单元，固体单元(*CONTROL_SOLID) 新选项RINRT

• 计算每个固体的旋转惯量，以确保结果一致
• 否则，取现有梁单元和壳单元的旋转惯量平均值

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文章来源：第五届LS-DYNA中国技术论坛
视频链接：LS-DYNA R14.0 部分新功能更新；LS-DYNA R14.0在汽车行业的研发新进展
技术校对：王强， Ansys高级应用工程师；整理编辑：俞琴