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LS-DYNA R12.2.2&R14.1.1&R15.0.2冲压领域简要评测

2024-09-27王毅

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本文针对LS-DYNA R12.2.2、R14.1.1、R15.0.2版本进行了测试,帮助用户选择最优版本求解器,提高求解效率,避免因为求解器不稳定导致的结果异常。
       DynaForm是业界主流的冲压分析软件,LS-DYNA作为其主要的求解器,一直广受赞誉,笔者近几年也一直测试LS-DYNA冲压相关领域各个版本的差异,帮助用户选择最优版本求解器,提高求解效率,避免因为求解器不稳定导致的结果异常。

       LS-DYNA在2019年被ANSYS收购,2020年整合完毕,新出LS-DYNA的授权开始与ANSYS发行版本保持一致, 此次评测的R12.2.2、R14.1.1 、R15.0.2需配合ANSYS相应授权使用。

       与以往的评测相比,此次在SMP基础之上,新增了MMP版本的测试,在某些计算场景下,MMP版本理论上计算速度会有优势。

       LS-DYNA各版本需要最低ANSYS授权版本如下:
表1 LS-DYNA各版本需要最低ANSYS授权版本

LS-DYNA各版本需要最低ANSYS授权版本


       自从LS-DYNA被ANSYS收购后,逐步的融合到了ANSYS产品线,有些版本是ANSYS独享,比如这次的R14.1.1,就没有公开发布,而是内置在ANSYS 2024 R2中,还有ANSYS Forming 自带的F14.1等。

       此次参与评测版本:LS-DYNA_R12.2.2_SMP、LS-DYNA_R14.1.1_SMP&MPP、LS-DYNA_F14.1.0_SMP、LS-DYNA_R15.0.2_SMP对比测试。

       本次测试也仅限于评价LS-DYNA冲压领域常用的拉延、修边、回弹领域。

       基本测试环境如下:

       测试系统: WIN10_X64 22H1

       CPU: AMD 4800H  计算核数:8

       前处理:DynaForm 7.2(beta202409)

1 计算案例

       NUMSHEET 2005 BM1(涵盖重力、拉延、修边、回弹)

       以上算例所有版本的求解器使用同样的DYN文件;

       1.1 拉延结果-厚度

厚度结果

厚度结果

图1 厚度结果

       从数值分布趋势看,R14.1.1求解器SMP和MPP版本计算结果有波动,其他版本计算趋势结果基本一致,无明显差异。

       1.2 结果-FLD

FLD结果

FLD结果

图2 FLD结果

       FLD基本一致,无明显差异!

       1.3 结果-回弹

回弹结果

图3 回弹结果

       从分析结果看,此次评测的三个版本(R12.2.2&R14.1.1&R15.0.2)的求解器,回弹都失败或者异常,使用同样的求解文件,F14.1正常完成运算。

       其他的测试案例中也发现,R14.1.1在计算连续拉延时,存在批量定位问题导致的计算失败,所以不推荐这个版本。

       通过R14.1.1系列的SMP和MPP求解结果可以看出,目前MPP的求解器的稳健性还不是很好,计算同一个前处理的DYN文件时,SMP和MPP回弹的结果差异很大,笔者建议暂时还是使用SMP版本的求解器,比较稳定!

       在笔者多个算例的测试中发现,LS-Dyna对于网格的要求较高,前处理工具网格和板材网格的质量都会对计算过程有重大影响。

2 测试算例计算一览表

       此次分析,使用最新的DynaForm进行前处理,计算文件使用最新的配置方法,所以此次计算的的老版本求解器计算过程出了一些问题,比如R12.x版本的回弹出了问题,R13.x拉延过程也出现了问题!
表2 测试算例计算一览表

测试算例计算一览表


       从分析过程看,假如使用DynaFomr5.9.x系列的笔者建议使用R7.1.2系列;假如使用最新版本的DynaForm,建议使用F14.1系列。

       从LS-DYNA的求解器类型看,理论上等同计算资源的MMP的求解效率要比SMP略高;但是从此算例分析结果看,目前笔者不建议使用MPP版本的求解器计算冲压领域的问题!

       从多个测试看,LS-DYNA计算效率存在瓶颈,在CPU数目达到一定程后,计算效率就不再提升,甚至倒退,这个跟WINDOWS对计算机资源的调用有直接关系,也不光LS-DYNA,主流的WINDWOS平台的CAE软件都有影响(这也是为啥那么多专业软件都运行在LINUX平台上)。

       针对LS-DYNA,笔者建议对于目前主流的8核16线程CPU,建议设置的并行CPU数目不要超过物理核数,即建议设置为8;如果是4核8线程,建议设置为4。

       从计算效率看,新版本的LS-DYNA没有明显的提升,要想提升计算效率,还是需要用户从网格数目、时间步长、空跑距离三个方面入手,尽量减少网格数目、并增大时间步长、减少工具跑空的距离,但是这些都需要用户有丰富的应用经验。

       使用其他的前处理工具的比如ANSYS FORMING / JSTAMP等,需要实际测试一下,才能确定最佳的LS-DYNA生产力版本。

       截止到2024年9月份笔者推荐冲压分析使用的LS-DYNA见附表1。

       附表1:
冲压领域分析LS-DYNA推荐版本一览表

冲压领域分析LS-DYNA推荐版本一览表

冲压领域分析LS-DYNA推荐版本一览表

责任编辑:程玥
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