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LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ

发布日期:
2024-01-17

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本文将主要介绍LS-DYNA R14.0即2023R1部分新功能。主要涵盖基于FMI联合仿真、压电材料、模型转换、S-ALE、2D S-ALE,以及ALE等领域的新功能更新介绍。


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。



基于FMI联合仿真


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ

*COSIM_FMI关键字更新用于基于FMI联合仿真

● 在模型描述文件中为所有导出变量添加ModelStructure, causality= " outputs ",一些遵从性检查需要为所有输出变量添加ModelStructure

●?输出更多细节到FMU的xml描述文件:git-build-id,创建时间和日期

●?修复Windows下FMU 1.0的兼容性问题

●?允许涉及多个FMU的联合仿真

●?允许与不同版本的FMU进行联合仿真,FMI1.0和FMI2.0,仅限Linux

●?增加安全气囊压力,体积和温度出口

●?使交换变量数组的大小灵活,以适应巨大的模型


压电材料


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ

新版本修复

●?当使用*contact_tied关键字连接两个单元时,只有其中一个是压电材料

●?特征值计算

●?20节点六面体单元


*INCLUDE_TRANSFORM

●?将*INCLUDE_TRANSFORM应用到*MAT_ADD_PZELECTRIC

●?添加电荷变换因子FCTCHG,目前仅适用于MAT_ADD_PZELECTRIC


压电材料的BOUNDARY_NON_REFLECTION

●?启用20节点六面体单元

●?修复了TET10单元的错误,其中部分区域无法定位其相关单元

●?修复了当处理器不涉及任何压电边界条件时发生的MPP错误


模型转换


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


关键字*NODE_TRANSFORM中新增处理顺序的IMMED选项


S-ALE更新

LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


新增关键字*ALE_STRUCTURED_MULTI-MATERIAL_GROUP,该关键字优势包括:

●?无需定义“单独的材料关键字*MAT”和“单元属性关键字*SECTION”

●?每种流体都可以以一种更简洁的方式拥有自己的参考压力定义(PREF)

●?使用字符串来指代流体,更不容易出错

●?2D设置更简易:添加_AXISYM(轴对称)或_PLNEPS(平面应变)

*所有包含“AMMGID”字段的ALE关键字现在支持字符串类型“AMMGNM”(ammg name),避免了原先需要同步修改过程中可能出现的输入错误。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


可用边界条件

●?EQ.FIXED:面上的所有节点在所有方向上都是固定的

●?No flow:禁止气流通过端面

●?EQ.SYM:面是对称平面(与NOFLOW相同)

●?Nonrefl:无反射边界条件


在关键字读取阶段进行内部转换的类宏关键字。该关键字可以翻译成几个不同关键字的组合,包括*SET_NODE_GENERAL(带SALEFAC选项)、*SET_SEGMENT_GENERAL(带SALEFAC选项)、*BOUNDARY_SPC_- SET和*BOUNDARY_NON_REFLECTING。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


使用LAG固体单元部件进行体积填充

PARTSET:拉格朗日结构。在3D中,这个结构是使用壳单元定义的。这些壳层单元形成了一个容器。我们用某种ALE液体填充容器的内部。


最新进展:现在用户想要填充实体部分的内部,即填充该实体部分所占用的空间。


上图显示了一个由实体单元建模的LAG结构:一个受爆炸载荷影响的目标。我们想用“靶内空气”来填充固体部分所占的空间。此前的做法是,用户需要在实体部件的表面构造一个假外壳部件,然后反过来。而现在代码中可以自动完成。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


S-ALE中热求解功能的增强真空部分填充S-ALE单元的不稳定性和错误温度,在热平流中实现了新的算法来解决这个问题。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


S-ALE的映射比重启动支持得更好,建议对S-ALE优先考虑映射来代替传统的完全重启动。可以映射S-ALE单元历史变量、节点属性。在第一次计算中,进行纯S-ALE,并在第二次计算中添加LAG部分。(不支持FSI历史变量的重新映射)


2D S-ALE更新

LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


网格修剪,以减少单元数量。网格修剪是将S-ALE单元从关注的域中修剪出来。随着单元数量的减少,计算时间也会相应等比例缩短。对于上图展示的模型中,修剪前的单元数为233,245,修剪后单元数43,045,减少到原来的1/6,计算时间也缩短为原来的1/6。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ


*ALE_STRUCTURED_FSI用于2D(自动支持侵蚀Eroding算法)

在二维中,拉格朗日结构定义可以来自梁或壳

●?单元表达

? ?◆二维平面应变:梁单元形式7;壳单元形式13

? ?◆二维轴对称:梁单元形式8;壳单元形式14/15

●?耦合曲面段生成


    梁单元:直接由梁单元生成的segment(注:梁单元法线必须对准,使其指向要耦合的流体)

    不可侵蚀壳单元:选择表面段生成耦合段

    可侵蚀的外壳单元:内部的segment也会产生,当暴露时会被激活

LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ

该案例展示了某楔形结构冲击过程。


ALE更新

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关键字*ALE_MESH_INTERFACE*INITIAL_LAG_MAPPING可以将ALE运行的最后一个周期数据映射到拉格朗日运行(经典有限元模型)的四面体网格。四面体网格的选择,在其变形结构的ALE材料后,ALE变形材料的数据初始化为拉格朗日四面体网格。图中案例为爆炸形成弹丸过程。


LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅴ

*ALE_MAPPING_FROM_LAGRANGIAN将拉格朗日部分转化为ALE group。图中测试案例为全金属外壳子弹撞击一个实心的圆柱形钢结构。第一个拉格朗日运行的最后一个周期创建了一个映射文件,第二个ALE模型可以读取该文件进行初始化。拉格朗日数据被映射到ALE单元和节点。

●?T=0ms时,第一次运行:与拉格朗日六面体(*SECTION_SOLID elform=1)的全金属护套子弹(2部分)以300米/秒的速度向圆柱体运动

●?T=23ms时,在撞击前,2个子弹部分变成2个ALEgroup

●?第二次运行:由2个ALEgroup组成的全金属护套子弹填充ALE网格(*SECTION_SOLID elform=11),并在与圆柱体碰撞时变形


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