نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA در یک نگاه مختصر و مفید

نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA چیست و چه توانمندی هایی دارد؟

ال اس داینا LS-DYNA یک نرم افزار یا بهتر بگویم یک مجموعه کد عددی است برای تحلیل مسائل مهندسی در بخش های مختلف. این مسائل میتواند در طبقه بندی حوزه زمان از نوع استاتیکی، شبه استاتیکی و یا دینامیکی باشد. همچنین میتواند در حوزه رفتار مدل ماده، شرایط مرزی و بارگذاری به صورت خطی Linear و یا غیرخطی Nonlinear باشد.

 تئوری پایه ای نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA روش المان محدود Finite Element Method (FEM) است. در کنار این روش عددی، روشهای دیگری نیز همانند هیدوردینامیک ذرات روان Smooth Particle Hydrodynamic (SPH) وبدون شبکه گالرکین Element Free Galerkin (EFG) در ال اس داینا  LS-DYNA وجود دارد. کمپانی سازنده نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA به نام LSTC توانمندی های نرم افزار را اینطور طبقه بندی کرده است:

قابلیتهای نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA:

• Full 2D & 3D ca­pa­bil­i­ties (قابلیتهای مسائل دو بعدی و سه بعدی)
• Non­lin­ear dy­nam­ics (دینامیک غیرخطی)
• Rigid body dy­nam­ics (دینامیک اجسام صلب)
• Qua­si-sta­t­ic sim­u­la­tions (شبیه سازی شبه استاتیکی)
• Lin­ear sta­t­ics (مسائل استاتیکی خطی)
• Ther­mal analy­sis (آنالیز حرارتی)
• Flu­id analy­sis (آنالیز سیالات)
  • Euler­ian ca­pa­bil­i­ties (قابلیتهای اویلری)
  • ALE (Ar­bi­trary La­grangian-Euler­ian) (قابلیتهای انتخابی لاگرانژی-اوبلری)
  • FSI (Flu­id-Struc­ture In­ter­ac­tion) (کوپل سیال و سازه)
  • Navier-Stokes flu­ids (سیالات نویر-استوکس)
  • Com­press­ible flu­id solver, CESE (Con­ser­va­tion El­e­ment & So­lu­tion El­e­ment) (حلگر سیالات تراکم پذیر و حلگر CESE)
• FEM-rigid mul­ti-body dy­nam­ics cou­pling (MADY­MO, Cal3D) (کوپل دینامیک المان محدود و دینامیک چند جرمی)
• Un­der­wa­ter shock (موج شوک زیرآب)
• Fail­ure analy­sis (آنالیز تخریب)
• Crack prop­a­ga­tion (پیشروی ترک)
• Re­al-time acoustics (آکوستیک حوزه زمان)
• Im­plic­it spring­back (تحلیل ضمنی برگشت فنری)
• Mul­ti-physics cou­pling (کوپل چند فازی)
• Struc­tur­al-ther­mal cou­pling (کوپل سازه ای-حرارتی)
• Adap­tive remesh­ing (مش بندی تطبیقی)
• SPH (Smoothed Par­ti­cle Hy­dro­dy­nam­ics) (هیدرودینامیک ذرات روان)
• EFG (El­e­ment Free Galerkin) (بدون شبکه گالرکین)
• Ra­di­a­tion trans­port (انتقال تشعش)
• EM (Elec­tro­mag­net­ism) (الکترومغناطیس)

کتابخانه جامع مواد:

• Met­als (فلزات)
• Plas­tics (پلاستیکها)
• Glass (شیشه)
• Foams (فوم)
• Fab­rics (پارچه ها)
• Elas­tomers (الاستومرها)
• Hon­ey­combs (هانی کامبها)
• Con­crete & soils (بتن و خاک)
• Vis­cous flu­ids (سیالات ویسکوز)
• User-de­fined ma­te­ri­als (مواد قابل تعریف کاربر)

انواع المانها:

• Beams (stan­dard, truss­es, dis­crete, ca­bles, and welds) (with over 10 beam el­e­ment for­mu­la­tions)

تیر (استاندارد، خرپا، گسسته، کابل، جوش با بیش از ۱۰ فرمول بندی)

• Dis­crete El­e­ments (springs and dampers) (المانهای گسسته: فنر و دمپر)
• Lumped in­er­tias (اینرسی متمرکز)
• Lumped mass­es (جرم متمرکز)
• Ac­celerom­e­ters (شتاب سنج)
• Sen­sors (سنسور)
• Seat­belts (کمربند ایمنی)
• Shells (3, 4, 6, and 8-node in­clud­ing 3D shells, mem­branes, 2D plane stress, plane strain, and ax­isym­met­ric solids) (with over 25 shell el­e­ment for­mu­la­tions)

پوسته ای (۳،۴،۶ و ۸ گره ای شامل المانهای پوسته ۳ بعدی، المانهای غشایی، تنش صفحه ای دو بعدی، کرنش صفحه ای، سالید توپر متقارن محوری)

• Solids (4 and 10-node tetra­he­drons, 6-node pen­ta­he­drons, and 8-node hexa­he­drons) (with over 20 sol­id el­e­ment for­mu­la­tions)

سالید توپر (۴ و ۱۰ گره ای هرمی، ۶ گره ای هرمی،  ۸ گره ای هرمی با ۱۲ نوع فرمول بندی)

• SPH El­e­ments (المان های SPH)
• Thick Shells (8-node) (پوسته ای ضخیم ۸ گره ای)

 

الگوریتم های تماس:

• Flex­i­ble body con­tact (تماس اجسام انعطاف پذیر)
• Flex­i­ble body to rigid body con­tact (تماس جسم انعطاف پذیر با جسم صلب)
• Rigid body to rigid body con­tact (تماس جسم صلب با جسم صلب)
• Edge-to-edge con­tact (تماس گوشه به گوشه)
• Erod­ing con­tact (تماس فرسایشی)
• Tied sur­faces (سطوح چسبیده)
• CAD sur­faces (سطوح هندسی)
• Rigid walls (دیواره های صلب)

 

نمونه های شبیه سازی های کاربردی نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA چیست؟

در ادامه برخی از انیمیشن های شبیه سازی شده با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA را مشاهده میکنید.

 

شبیه سازی انفجار در هوا و تاثیر بر سازه بتنی با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی انفجار در آب و تاثیر بر سازه دریایی با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی موج شوک ناشی از خرج گود Shaped Charge و نفوذ در هدف بتنی با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی لهیدگی Folding جاذبهای نرژی با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی مدلهای آدمک مصنوعی Dummy با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی تصادف خودرو با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی برخورد جسم جامد با سیال با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی نفوذ بالستیک با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی تماس چرخ و ریل با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی فرآیند ماشینکاری به روش SPH با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی تلاطم سیال در مخازن Sloshing با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

شبیه سازی شکست شیشه با نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA

 

نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA چه قابلیتهای ویژه ای دارد که آن را از سایر نرم افزارهای مشابه خود متمایز میکند؟

نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA را به نام هیدرو کد می شناسند. هیدور از سیال نشات میگیرد. یعنی این کد عددی میتواند مسائلی را شبیه سازی کند که رفتار جسم جامد در اثر سرعت و نرخ کرنش بسیار زیاد، مشابه سیال می گردد. بنابراین کاربرد ویژه این نرم افزار در مسائل High Strain Rate مشابه ضریه، نفوذ بالستیک و موج شوک انفجار است. البته کاربرد نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA به این مسائل محدود نمیشود. کاربردهای صنعتی  نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA در خودروسازی، فرم دهی، تست برخورد، مدل های آدمک مصنوعی و اندرکنش سیال و سازه زبان زد است.

از طرف دیگر سرعت حلگر نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA در مسائل سه بعدی و به خصوص در روش صریح Explicit  از نرم افزارهای مشابه خود به طور قابل ملاحظه ای بیشتر است. تعداد مدل مواد موجود در نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA در مقایسه با نرم افزارهای مشابه خود بسیار بیشتر است (بیش از ۳۰۰ نوع مدل ماده و بعضا مدل ماده های خاص مثل بافت دریچه قلب انسان!)

 

نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA چه ورژن هایی دارد؟ آیا نسخه رایگان دارد؟ چطور نصب می شود؟

شرکت آمریکایی LSTC توسعه دهنده نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA هست و به صورت فعال ورژنهای متعددی از نرم افزار را ارئه میدهد. همه سایتهای مربوط به این کمپانی از داخل کشور بسته شده اند و شما باید از IP های دیگری وارد سایت بشوید.

نرم افزار LS-DYNA  به طور کلی از دو بخش تشکیل شده: حلگر نرم افزار که ما به همان نام LS-DYNA میشناسیم و دیگری محیط مدلساز و استخراج نتایج (پیش/پس پردازشگر) به نام LS-Prepost. شما میتوانید LS-PrePost را به صورت جداگانه هم نصب کنید. جالب است بدانید که LS-PrePost کاملا رایگان هست ولی برای حلگر LS-DYNA و فعالسازی آن باید لایسنس داشته باشید

حلگر نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA نسخه رایگان هم دارد ولی به کاربران ایرانی ارائه نمیشود. بنابراین بایستی مشابه سایر نرم افزارهای مهندسی به دنبال نسخه های قفل شکسته باشید.

برای دانلود ورژن های مختلف حلگر LS-DYNA و آموزش روش نصب به اینجا بروید

 

چه کسانی از نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNAاستفاده میکنند؟

طی کلاس های متعددی که برای آموزش نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA برگزار کردم دوستان رشته های زیر در مقاطع کارشناسی، ارشد و دکترا از نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA استفاده میکنند:

• مهندسی مکانیک (در گرایش های جامدات، سیالات، ساخت و تولید، طراحی کاربردی، تبدیل انرژی)
• مهندسی عمران (در گرایش های سازه، زلزله و ژئوتکنیک)
• مهندسی خودرو
• مهندسی راه آهن (در گرایشهای ماشینهای ریلی، خط و سازه ریلی)
• مهندسی هوافضا
• مهندسی پزشکی (گرایش بیومکانیک)
• مهندسی معدن
• مهندسی دریا
• مهندسی متالوژی
• مهندسی شیمی

 

آیا نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA با سایر نرم افزار های مدلسازی هندسی و نرم افزارهای تحلیلی مرتبط می شود؟ امکان انتقال فایل بین آنها وجود دارد؟

بله! شما میتوانید مدلهای هندسی خود را از نرم افزارهای CAD (مثل CATIA، SOLIDWORKS، AUTOCAD و … ) و همچنین مدلهای مش بندی شده را از نرم افزارهای CAE (مثل ABAQUS، ANSYS، HYPERMESH و…) وارد محیط پیش/پس پردازشگر LS-PrePost کنید.

 

آیا با ورژنهای موجود نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNAمیتوان مقاله چاپ کرد؟

نگرانی مربوط به بلک لیست شدن استفاده از همه نرم افزارهای مهندسی قفل شکسته همیشه بوده و هست. مقالات زیادی از کاربران ایرانی پیدا خواهید کرد که با نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA شبیه سازی کرده اند. بنابراین زیاد نگران این موضوع نباشید! بهتر است قبل از ارسال مقاله به ژورنال، مقالات مشابه به کار خود از کاربران ایرانی را جستجو کنید.

 

پیش نیاز یادگیری نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA چیست؟

واحد درسی المان محدود ۱ (و ترجیحا المان محدود پیشرفته)

 

چطور نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA را یاد بگیرم؟ چه منابعی آموزشی دارد؟ کتاب، فیلم و کلاس؟

نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA در مقایسه با نرم افزارهای مشابه خود منابع آموزشی نسبتا محدودتری دارد که البته روز به روز کاربرد این نرم افزار بیشتر شده و منابع آموزشی بیشتری برایش توسعه می یابد. در مجموع تجربیاتم از کار کردن با این نرم افزار منابع زیر را پیشنهاد میکنم:

سایتهای آموزشی شرکت LSTC:

(همگی را با تغییر ip باز کنید)

   (سایت رسمی کمپانی سازنده) Lstc.com

(مقالات شبیه سازی شده با ال اس داینا) Dynalook.com

(پشتیبانی کاربران ال اس داینا و پاسخ به سوالات متداول) Dynasupport.com

(بانک مثالهای آماده ال اس داینا) Dynaexamples.com

گروه و کانال آموزشی:

گروه و کانال تلگرام نرم افزار ال اس داینا LS-DYNA کمک خوبی در پاسخ به سوالاتتون خواهد کرد. تقریبا ۹۰ درصد دوستانی که در کلاس های آموزشی حضور داشتند در این گروه عضو هستند 

Telegram:

@fem_lsdyna

فیلم های آموزشی:

یک مجموعه فیلم آموزشی برای مبتدیان یعنی افرادی که تا به حال اصلا با نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA کار نکرده اند، آماده کرده ام و سعی شده مطالب تئوری مرتبط با شبیه سازی ها نیز آموزش داده شود. برای جزئیات بیشتر و سفارش اینترنتی به اینجا مراجعه کنید

کتابها:

کتاب “آنالیز دینامیک غیرخطی به کمک نرم افزار LS-DYNA” برای آموزش نرم افزار تالیف نموده ام. فهرست کتاب را از آدرس زیر مطالعه کنید. برای تهیه کتاب از انتشارات نیز به این آدرس میتوانید سفارش بدهید

جزئبات کتاب و فهرست آن را اینجا ببینید

کلاسهای آموزشی:

کلاسهای آموزشی به صورت خصوصی و عمومی در هر دو حالت حضوری و آنلاین برگزار می شود. کلاس عمومی ۲۰ ساعت هست و حدود یک ماه زمان میبرد. دوستانی که امکان حضور در تهران را ندارند میتوانند همان مباحث کلاس را به صورت آنلاین دنبال کنند. ضمن اینکه فیلم جلسات کلاس ضبط میگردد و در کنار سایر منابع اموزشی ارسال خواهد شد.

جزئیات شرایط ثبت نام کلاسهای آموزشی را اینجا ببینید.

 

نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA سخت یا راحت؟ چه مدت زمان باید وقت بگذارم برای تسلط روی نرم افزار؟

هر نرم افزاری سختی کار با خودش را دارد. برای نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA باید وقت بیشتری بگذارید چرا که Help خیلی روان و ساده ای ندارد.

یک نکته مهم! همیشه به دوستان گفته ام و میگویم که نگاه اپراتوری به نرم افزار LS-DYNA ممنوع!!  لازمه ورود به نرم افزارهای تئوری محور مثل نرم افزار ال اس داینا  LS-DYNA آشنایی با روش المان محدود Finite Element Method (FEM) است. پس قبل از شروع مدلسازی عددی هر پدیده فیزیکی با تئوری های مرتبط با آن آشنایی پیدا کنید.

اگر تازه به کار هستید یه دوره حداقل ۱ ماهه برای یادگیری و تسلط نسبی در حوزه مطالعاتی خودتان مورد نیاز خواهد بود.