第一章 LS-DYNA 简介
1.1 LS-DYNA 发展概况
DYNA程序系列最初是1976 年在美国Lawrence Livermore National Lab. 由J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D、前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序，
进一步规范和完善DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成型过程模拟，以及流体与固体耦合（ALE 和Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。
1997 年LSTC 公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D 等程
序合成一个软件包，称为 LS-DYNA，PC 版的前后处理采用ETA 公司的FEMB，新开发的后处理器为LS-POST。
1996 年 LSTC 与 ANSYS 公司合作推出 ANSYS/LS-DYNA，大大增强了 LS-DYNA 的分析能力，用户可以充分利用ANSYS 的前后处理和统一数据库的优点。
2001 年 5 月推出 960 版，它在 950 版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块，并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能，从 2001 年到 2003 年初 LSTC 公司不断完善960 版的新功能，2003 年 3 月正式发布 970 版。并对 LS-DYNA 的通用后处理器 LS-POST 增加了前处理器的功能，2003 年初在LS-POST 的基础上发布了LS-PREPOST1.0 版。
1.2 分析能力
LS-DYNA 程序 960 版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非
线性（140 多种材料动态模型）和接触非线性（30 多种接触类型）程序。它以 Lagrange 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-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，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型后的回弹计算）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。
LS-DYNA 具有很广泛的分析功能，可模拟许多二、三维结构的物理特性：
◆ 非线性动力分析
◆ 热分析
◆ 失效分析
◆ 裂纹扩展分析
◆ 接触分析
◆ 准静态分析
◆ 欧拉场分析
◆ 任意拉格朗日-欧拉（ALE）分析
◆ 流体-结构相互作用分析
◆ 实时声场分析
◆ 多物理场耦合分析（结构、热、流体、声场等）
1.3 材料模型
LS-DYNA 程序目前有 140 多种金属和非金属材料模型可供选择，如弹性、弹塑性、超
弹性、泡沫、玻璃、地质、土壤、混凝土、流体、复合材料、炸药及起爆燃烧、刚性及用户自定义材料，并可考虑材料失效、损伤、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等性质。
1.4 单元库
LS-DYNA 程序现有 16 种单元类型，有二维、三维单元，薄壳、厚壳、体、梁单元， ALE、Euler、Lagrange 单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择，具有大位移、大应变和大转动性能，单元积分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，单元计算速度快，节省存储量，可以满足各种实体结构、薄壁结构和流体-固体耦合结构的有限元网格剖分的需要。
960 版本有SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）算法，SPHE 算法（光顺质点流体动力算法）是一种无网格 Lagrange 算法，最早用于模拟天体物理问题，后来发现解决其它物理问题也是非常有用的工具，如连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。SPH 算法可以解决许多常用算法解决不了的问题，是一种非常简单方便的解决动力学问题的研究方法。由于它是无网格的，它可以用于研究变形很大的结构，具体说明参见单元章节。
1.5 接触分析功能
LS-DYNA 程序的全自动接触分析功能易于使用，功能强大。现有 40 多种接触类型可以求解下列接触问题：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(屈曲分析)、与刚性墙接触、表面与表面的固连、节点与表面的固连、 壳边与壳面的固连、流体与固体的界面等，并可考虑接触表面的静动力摩擦(库伦摩擦、粘 性摩擦和用户自定义摩擦模型)、热传导和固连失效等。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，高速弹丸对靶板的穿甲模拟计算等,关于各种接触的区别和说明具体参见第 三章基本概念和第十章汽车碰撞仿真分析。
1.6 初始条件、载荷和约束
• 初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；
• 高能炸药起爆；
• 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（带失效）、无反射边界；
• 给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；
• 铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；
由于章节篇幅过多，后续章节可在 公众号：有限元仿真分析，后台回复关键词：LS-DYNA
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1.1 LS-DYNA 发展概况
DYNA程序系列最初是1976 年在美国Lawrence Livermore National Lab. 由J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要目的是为武器设计提供分析工具，后经 1979、1981、1982、1986、1987、1988 年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛的应用。
1988 年 J.O.Hallquist 创建 LSTC 公司，推出 LS-DYNA 程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、隐式 LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、热分析 LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D、前后处理LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序，
进一步规范和完善DYNA 的研究成果，陆续推出 930 版（1993 年）、936 版（1994 年）、940 版（1997 年），增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成型过程模拟，以及流体与固体耦合（ALE 和Euler 算法）等新功能，使得 LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。
1997 年LSTC 公司将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D 等程
序合成一个软件包，称为 LS-DYNA，PC 版的前后处理采用ETA 公司的FEMB，新开发的后处理器为LS-POST。
1996 年 LSTC 与 ANSYS 公司合作推出 ANSYS/LS-DYNA，大大增强了 LS-DYNA 的分析能力，用户可以充分利用ANSYS 的前后处理和统一数据库的优点。
2001 年 5 月推出 960 版，它在 950 版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块，并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能，从 2001 年到 2003 年初 LSTC 公司不断完善960 版的新功能，2003 年 3 月正式发布 970 版。并对 LS-DYNA 的通用后处理器 LS-POST 增加了前处理器的功能，2003 年初在LS-POST 的基础上发布了LS-PREPOST1.0 版。
1.2 分析能力
LS-DYNA 程序 960 版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非
线性（140 多种材料动态模型）和接触非线性（30 多种接触类型）程序。它以 Lagrange 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-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，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型后的回弹计算）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。
LS-DYNA 具有很广泛的分析功能，可模拟许多二、三维结构的物理特性：
◆ 非线性动力分析
◆ 热分析
◆ 失效分析
◆ 裂纹扩展分析
◆ 接触分析
◆ 准静态分析
◆ 欧拉场分析
◆ 任意拉格朗日-欧拉（ALE）分析
◆ 流体-结构相互作用分析
◆ 实时声场分析
◆ 多物理场耦合分析（结构、热、流体、声场等）
1.3 材料模型
LS-DYNA 程序目前有 140 多种金属和非金属材料模型可供选择，如弹性、弹塑性、超
弹性、泡沫、玻璃、地质、土壤、混凝土、流体、复合材料、炸药及起爆燃烧、刚性及用户自定义材料，并可考虑材料失效、损伤、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等性质。
1.4 单元库
LS-DYNA 程序现有 16 种单元类型，有二维、三维单元，薄壳、厚壳、体、梁单元， ALE、Euler、Lagrange 单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择，具有大位移、大应变和大转动性能，单元积分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，单元计算速度快，节省存储量，可以满足各种实体结构、薄壁结构和流体-固体耦合结构的有限元网格剖分的需要。
960 版本有SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）算法，SPHE 算法（光顺质点流体动力算法）是一种无网格 Lagrange 算法，最早用于模拟天体物理问题，后来发现解决其它物理问题也是非常有用的工具，如连续体结构的解体、碎裂、固体的层裂、脆性断裂等。SPH 算法可以解决许多常用算法解决不了的问题，是一种非常简单方便的解决动力学问题的研究方法。由于它是无网格的，它可以用于研究变形很大的结构，具体说明参见单元章节。
1.5 接触分析功能
LS-DYNA 程序的全自动接触分析功能易于使用，功能强大。现有 40 多种接触类型可以求解下列接触问题：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(屈曲分析)、与刚性墙接触、表面与表面的固连、节点与表面的固连、 壳边与壳面的固连、流体与固体的界面等，并可考虑接触表面的静动力摩擦(库伦摩擦、粘 性摩擦和用户自定义摩擦模型)、热传导和固连失效等。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，高速弹丸对靶板的穿甲模拟计算等,关于各种接触的区别和说明具体参见第 三章基本概念和第十章汽车碰撞仿真分析。
1.6 初始条件、载荷和约束
• 初始速度、初应力、初应变、初始动量（模拟脉冲载荷）；
• 高能炸药起爆；
• 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（带失效）、无反射边界；
• 给定节点运动（速度、加速度或位移）、节点约束；
• 铆接、焊接（点焊、对焊、角焊）；
由于章节篇幅过多，后续章节可在 公众号：有限元仿真分析，后台回复关键词：LS-DYNA
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