LS-DYNA双尺度协同仿真技术：降低成本与提高准确性

本文档深入探讨了ANSYS LS-DYNA中的双重尺度协同仿真实验技术，该技术在模拟复杂结构，尤其是汽车部件如关节和连接器的力学行为时展现出显著的优势。主要动机包括： 1. 多尺度建模挑战：在处理大型结构中的关节和连接器时，制造过程的精细度、动态响应对冲击的敏感性以及材料的失效分析都对数值模拟提出了挑战。这些挑战包括计算成本的增加，因为需要采用更小的网格和显式时间步长来确保精度，同时可能涉及到不同类型的元素（如壳体、实体等）的选用以及非连续界面处理。例如，在模拟焊接过程中的焊料回流时，常规方法可能采用介于宏观和微观尺度之间的中尺度模型，但这种方法可能需要进行大量的数值调整以适应特定材料模型，且可能不够精确，依赖于经验和试错。 2. 传统方法的局限：过去的做法通常采用现象学法则驱动的细长梁或实体单元模型嵌入在大型结构中，虽然能有效简化计算，但其结果可能不够准确，因为它们往往是基于试错和问题特定的。此外，传统的子模型化方法采用单向耦合，接口处理通常是局部的，这可能导致在描述复杂变形和失效模式时的不足。 双重尺度分析（Two-scale Analysis）作为一种解决策略，旨在克服这些问题。它通过在大尺度模型中嵌入更精细的尺度模型，允许在保持整体系统效率的同时，提供更精确的局部行为。这种技术可以实现局部行为的精细捕捉，如关节动态响应和材料失效，同时保持全局结构的完整性和效率。通过这种协同仿真，设计者能够更好地理解和预测复杂系统的行为，减少试验次数，并优化设计过程中的疲劳和NVH（噪声、振动和 harshness）性能。 作者Wei Hu、CT Wu、Dandan Lyu、Bo Ren和Xiaofei Pan的研究工作由Computational Multiscale and Mechanics Group (CMMG) 执行，联系人Sherif Fang提供了会议相关的信息。文档是在2021年的ANSYS INNOVATION CONFERENCE上展示的，展示了这一技术的最新进展和应用潜力。对于那些寻求提高汽车工程中的仿真精度和效率的专业人士来说，掌握双重尺度协同仿真是至关重要的。