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Explizite Simulation mit LS-DYNA

Mit LS-DYNA lässt sich ermitteln, wie sich Strukturen über einen gewissen Zeitraum verhalten, wenn sie zeitabhängigen Lasten unterworfen werden. Mit dem Entwickler von LS-DYNA, der Livermore Software Technology Corp. (LSTC), verbindet CADFEM eine jahrzehntelange Partnerschaft. LS-DYNA wird von CADFEM stand-alone angeboten oder als in ANSYS Workbench integrierte Version.

LS-DYNA in ANSYS Workbench

Die nahtlose Integration von LS-DYNA in ANSYS Workbench mit assoziativer CAD-Anbindung erlaubt explizite Berechnungen in einem parametrischen Arbeitsprozess und beschleunigt sowohl die Variantenberechnung als auch die Optimierung.

Frontcrash-Simulation eines Toyota Yaris gegen eine verformbare Barriere gemäß EU-Frontalaufprallvorschrift ECE R94 (Quelle: National Crash Analysis Center (NCAC) of The George Washington University).

 

Automobilindustrie

LS-DYNA ist weit verbreitet in der Crash-Simulation zur Analyse des Verhaltens von Fahrzeugen und ihrer Teilstrukturen sowie von Dummys während eines Unfalls – zum Beispiel mit Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen. Zu den intensivsten Nutzern gehört die Automobilindustrie. Neben Gesamtfahrzeugcrashs steht dort auch die detaillierte Berechnung sicherheitsrelevanter Komponenten, der aktiven und passiven Fahrzeugsicherheit sowie des Insassen- und Fußgängerschutzes im Zentrum.

Herstellung einer Crimpverbindung zwischen einem Stecker und den Litzen eines Kabels. Analyse der Umformkräfte, der Materialbelastung sowie des resultierenden Kontaktdrucks (Quelle: Tyco Electronics).

 

Metallumformung

LS-DYNA wird in der Materialverarbeitung vielfach zur Simulation von Prozessen wie Schmieden, Tiefziehen oder Stanzen eingesetzt. Wobei die Analyse bei Metallumformvorgängen über den reinen Umformprozess hinausgeht und zum Beispiel auch Falten- oder Rissbildung sowie Optimierungsansätze hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften oder Rückverformung umfasst.

 

 

Falltest eines teilweise mit Wasser gefüllten Fasses, wobei die Flüssigkeit in einem mitbewegten Eulerraum beschrieben wird und direkt mit den Lagrange-Elementen des Fasses interagiert.

 

Falltests

Simulierte Falltests gehören ebenfalls zum Anwendungsspektrum von LS-DYNA. Simuliert werden unterschiedlichste Aufpralleffekte bei verschiedensten Industrie- und Konsumgütern – ob Castor-Behälter, Mobiltelefon, Waschmaschine, Wärmebildkamera oder Wasserfass (siehe Video). Abgesehen davon, dass dadurch Zeitaufwand und Kosten zur Erstellung von Prototypen entfallen, überzeugen simulierte Falltests durch eine detailgenaue Analyse und die schnelle Wiederholbarkeit unter veränderten Voraussetzungen.

Herstellung einer Spiralfeder: Angetrieben von vier Walzen wird ein Stahldraht in die Form einer Spiralfeder gebogen. Analyse der Kinematik bei veränderten Werkzeugpositionen, der Materialbelastung und des Werkzeugverschleißes.

 

Weitere Anwendungsgebiete

LS-DYNA kann überall dort Entwicklungsprozesse unterstützen, wo Nichtlinearitäten und Dynamik von großer Relevanz sind, zum Beispiel bei der Simulation von Explosionen oder Erdstößen. Weitere Einsatzbereiche sind Analysen zur Durchschlagfestigkeit mechanischer Abschirmungen (Containment) und des Explosionsschutzes bei Turbinen, Werkzeugmaschinen, Sicherheitsausrüstungen und Großtransformatoren sowie Versagensanalysen bei mechanischen Strukturen wie Maschinen, Gebäuden und Anlagen.

Leistungsmerkmale

Für verschiedene Anwendungsgebiete bietet LS-DYNA spezielle Funktionalitäten, beispielsweise für den Automobilsektor (Features zur Modellierung von Sicherheitsgurt, Airbag, Dummy und Gurtstraffer) sowie die Metallumformung (adaptive Vernetzung, spezielle Kontaktformulierungen).

Dank expliziter Lösungstechnologie mit enormer Geschwindigkeit, unter anderem durch massive Parallelisierung und hohe Robustheit bei komplexen Aufgabenstellungen, erhalten Sie schnelle Antworten auf Ihre Fragen.

Durch eine umfassende Bibliothek von mehr als 130 Materialmodellen für eine Vielzahl von Anwendungsfällen wie Plastizität, Reißen, Abscheren und Durchschlag kann das reale Materialverhalten präzise abgebildet werden.

Durch anwendungsspezifische Funktionen zur Modellbildung wie Gurtstraffer oder Airbags lässt sich die Modellvorbereitung verkürzen.

Mit weitergehenden Simulationstechniken wie netzfreien Verfahren, zum Beispiel Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) oder Element-free Galerkin Method (EFG), können Sie stärkste Verformungen und Verzerrungen abbilden.

Mittels ergänzender Tools wie LS-PREPOST und LS-OPT sowie der Möglichkeit zur Ein- und Ausgabe im ASCII-Format nutzen Sie einen befehlsgestützten Simulationsprozess mit hoher Flexibilität.

Die nahtlose Integration in ANSYS Workbench mit assoziativer CAD-Anbindung erlaubt explizite Berechnungen in einem parametrischen Arbeitsprozess und beschleunigt sowohl die Variantenberechnung als auch die Optimierung.

Die intuitive Bedienoberfläche ist schnell zu erlernen und einfach in der Handhabung.

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