LS-DYNA的前后处理及其运行方式

LS-DYNA的前后处理及其运行方式何海洋辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail：hhy2026@摘要:LS-DYNA 作为显示瞬态动力分析的权威软件，加上其开放的结构体系，很多公司为LS-DYNA开发了通用的前后处理器，使得LS-DYNA可以与大多数CAD/CAE软件集成并有接口。

但很多初学者对如何将K文件在DYNA中执行分析计算的问题不太清楚。

该文介绍了LS-DYNA的常用前后处理器和运行方式，对LS-DYNA学习者非常有帮助。

关键词：LS-DYNA K文件前后处理运行方式1.引言LS-DYNA 是LSTC公司开发的、世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

由于其强大的数值模拟功能，受到美国能源部的大力资助，二十多年来一直是非线性动力分析的核心软件，在民用和国防领域有广泛的应用[1]。

LS-DYNA 作为显示瞬态动力分析的权威软件，掌握并使用它非常不容易。

但目前市面上的相关书籍还比较少，可能有些书籍还没有网络上的内容丰富。

不管用什么软件作LS-DYNA的前后处理器，最终向LS-DYNA求解器递交的都是K文件，但每个人使用的软件环境不同，进行LS-DYNA的分析运算有所不同，因此，本文结合自己学习的经验进行总结，介绍LS-DYNA的常用前后处理器及在不同软件环境下运行方式。

这对LS-DYNA的学习者有一定的指导作用[2-3]。

2.LS-DYNA常用前后处理器介绍LS-DYNA利用ANSYS、LS-INGRID、Oasys LS-DYNA Environment、ETA/FEMB、TRUEGRID、PATRAN、HYPERMESH及LS-PREPOST等强大的前后处理模块，具有多种自动网格划分选择，并可与大多数的CAD/CAE软件集成并有接口。

前处理：有限元直接建模与实体建模；布尔运算功能，实现模型的细雕刻；模型的拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等操作；完整、丰富的网格划分工具，自由网格划分、影射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分等。

后处理：结果的彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、等值面、粒子流迹显示、立体切片、透明及半透明显示；变形显示及各种动画显示；图形的PS、TIFF及HPGL格式输出及转换等。

2.1 LS-INGRID/LS-POST/LS-PREPOSTLS-INGRID、LS-POST和LS-PREPOST分别为LSTC公司自开发的专用前后处理器。

LS-INGRID用于工作站上，功能强大，对LS-DYNA提供最完备的支持，LS-INGRID从1999年开始不再进行升级。

LS-POST作为后处理器操作简单，方便快捷，其最新版本为LS-PREPOST兼备前后处理功能。

LS-PREPOST（图1）具备绝佳的数值处理能力，可直接读取LS-DYNA的计算结果，进行计算数据的汇整和二次计算。

可以直接于曲线图当中进行四则运算、微积分、快速傅立叶变换、滤波等，同时可显示板壳厚度，输出各种力学数据，例如应力、应变、塑性应变、温度、位移、速度和加速度等。

2.2.FEMBFEMB是LS-DYNA程序PC版的前后处理器，由ETA 公司开发，是支持LS-DYN的功能较为完备的前后处理器，号称不需要手工修改LS-DYNA输入K文件。

FEMB（图2）具有人性化的窗口界面、直观的操作模式、丰富的CAD功能、自动网格划分功能、网格修正调整、方便的LS-DYNA Contact 以及材料设定、支持最新的LS-DYNA版本、与CAD软件整合度高、不需要额外指令输入、可以直接输出LS-DYNA专有的Input deck文件。

2.3.HyperMeshHyperMesh由Altair 公司开发，是一个针对有限元主流求解器的高性能有限元前后处理软件，工程设计人员可以在一个极佳的交互式可视环境下对多种设计条件进行分析。

HyperMesh的图形用户界面易于学习，可以直接使用CAD几何数据和现存的有限元模型，从而减少附加的冗余数据。

其先进的后处理工具可以很方便地显示复杂的模拟结果，并使之易于理解。

HyperMesh的速度、灵活性和用户化功能无与伦比，它的网格划分功能很强，在汽车行业非常有名。

2.4. ANSYSANSYS公司开发的针对LS-DYNA的前后处理器，秉承了ANSYS的传统，熟悉ANSYS 的用户用起来比较熟悉，特别是可以用APDL编写命令流。

但支持LS-DYNA的功能有限，一些材料模型如高能炸药引爆燃烧材料模型等不能从GUI中直接得到，往往需要手工添加Keyword,并且一些Keyword的具体参数不能在ANSYS/LS-DYNA直接输入。

2.5.MSC/PATRANMSC.PATRAN最早由美国宇航局（NASA）倡导开发的，是工业领域最著名的并行框架式有限元前后处理及分析系统，其开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估和交互图形界面集于一身，是一个完整的CAE集成环境。

通过其全新的“并行工程概念”和无可比拟的工程应用模块可将世界著名的CAD/CAE/CAM/CAT（测试）软件系统及用户自编程序自然地融为一体。

MSC/PA TRAN独有的SGM（单一几何模型）技术可直接在几何模型一级访问导入的CAD软件数据库系统，包括Pro/ENGINEER、UG、CATIA、SolidWorks等。

2.6.TRUEGRIDTRUEGRID由XYZ Scientific 公司开发，在LS-INGRID的基础上发展而来。

TRUEGRID 是世界著名的、通用的专业网格生成器前处理软件，基于BLOCK网格生成方法，是有限元分析最好的建模工具，可以生成高质量的六面体和四边形网格，支持30多种求解器。

TRUEGRID采用全交互式、批处理、宏和关键字操作，可快速地建立复杂几何物体的网格。

支持CAD/CAM所输出的几何形体。

其他的前后处理器还有：EASi-CRASH、JVISION、FEMAP、Glview、I-DEAS、ME-DINA、Oasys LS-DYNA Environment等。

3.LS-DYNA运行方式3.1.ANSYS/LS-DYNA启动显式分析用户数最多的当数ANSYS软件，作为其中一个显式分析模块ANSYS/LS-DYNA，在ANSYS中可以调用LS-DYNA求解器读取K文件进行显式分析计算。

使用方法如下开始—所有程序—ANSYS—ANSYS Product Launcher进入如下界面：图1 ANSYS\LS-DYNA启动在启动ANSYS Product Launcher选项Simulation Environment中选择LS-DYNA Solver，在License选项中选择ANSYS LS-DYNA。

在分析类型(Analysis Type)有典型的LS-DYNA 分析，显式隐式分析，简单重启动/小型重启动以及完全重启动等。

一般首次K文件选择典型LS-DYNA分析。

图2 ANSYS\LS-DYNA文件管理在文件管理File Management选项指定工作路径以及需要计算的K文件，如下图所示在用户自定义Customization选项下可设定计算所需内存，文件大小以及CPU数量等，如图3所示。

图3 ANSYS\LS-DYNA用户自定义设定好以上参数后，点击最底下的RUN执行即可开始进行显式分析计算。

3.2.LS-DYNA Program manager启动显式分析独立的LS-DYNA求解器有自带的分析运算的工具软件LS-DYNA Program manager，使用该软件可进行显式分析计算参数设置以及对运算结果的后处理等，如图4所示为进行分析的启动界面。

图4 LS-DYNA Program manager启动图5为进行分析计算的参数设置，可指定K文件的位置，CPU数量和内存等，设置完成后点击OK即可进行显式分析计算。

图5 LS-DYNA Program manager参数设置3.3.使用FEMB前处理器直接进行分析FEMB是LS-DYNA最通用的前处理软件，可以很方便的在其中建立有限元分析模型，几乎包含了LS-DYNA所有的关键字，模型完成后可直接进行显式分析计算，软件界面如图6所示。

图6 FEMB软件界面在Analysis菜单下选择Setup Analysis，出现如图7所示对话框。

图7 FEMB参数设置在其中设置单位，求解器，文件输出路径，K文件编辑器并指定LS-DYNA求解器所在文件路径等。

设置完成后再使用Analysis菜单下Run Analysis，出现图8所示对话框。

图8 FEMB中LS-DYNA分析内存分配根据模型大小分配合适的分析计算所需内存，设定完成后点击Run Analysis即可开始进行显式分析计算。

ETA公司的其他产品诸如DYNAFORM，VPG等均为使用LS-DYNA求解器的前处理专用软件，在进行完模型前处理后均可进行显式分析的参数设置并调用LS-DYNA求解器进行分析计算，在此不作累叙。

3.4.使用批处理命令进行分析计算可建立一批处理文件，调用LS-DYNA求解器并进行相关参数的设置，进行显式分析计算时直接运行该批处理文件即可进行分析运算。

举例说明使用批处理命令的过程：首先建立一个批处理命令文件如lsyna.bat（后缀名为bat即可），然后用记事本打开，输入如下的命令行：CD /D "C:\test\LSdynatest""C:\Program Files\Ansys Inc\v90\ANSYS\bin\Intel\ls960.exe" PR=DYNAPC i="bend11.k"MEMORY=285000000其中第一行指定K文件所在文件夹以及计算结果存放路径，第二行则指定LS-DYNA 求解器所在路径，产品为DYNAPC，计算的K文件为bend1.k。

MEMORY则是指定计算所需内存。

对于重启动分析计算的命令输入可参考LS-DYNA手册，关于此处有较详细说明。

编辑完成后保存，鼠标双击该批处理命令即可开始进行分析计算。

3.5.LS-DYNA Jobs Submitter执行多个K文件分析前面所叙的几种方法仅仅可以执行一个K文件的分析运算，当有需要对多种方案进行长时间分析且在无人管理的情况下时，使用LS-DYNA Jobs Submitter是相当方便的，软件界面如图9所示。

图9 LS-DYNA Jobs Submitter界面设置LS-DYNA求解器所在位置，计算分配内存，每个分析计算之间的时间间隔等，再分别将需要计算的K文件添加到任务栏中，并且可自行调整运算的先后顺序等，而且计算完成后可直接查看message文件信息。