由淺入深精通LS-DYNA(第2版)（簡體書）

本書首先簡要介紹了通用網格劃分軟件TrueGrid（2019年版4.02）的使用方法，然後詳細介紹了通用多物理場動力學分析軟件LS-DYNA（2022年版13.1）的入門基礎知識、侵徹計算、爆炸計算、傳熱分析、顯式和隱式轉換分析、重啟動分析、ALE及其流-固耦合、光滑粒子流體動力學（SPH）、無單元迦遼金（EFG）、壓力管傳感器碰撞信號計算、爆炸作用快速計算、結構化S-ALE、時-空守恒元/解元（CESE）、雙網格時-空守恒元/解元（DUALCESE）、不可壓縮流（ICFD）、光滑粒子迦遼金（SPG）、近場動力學（Peridynamics）、電磁（EM）、離散元（DEM）、隨機粒子（STOCHASTICPARTICLES）、化學反應（CHEMISTRY）、動態設計分析方法（DDAM）、粒子爆破法（PBM）、雙重尺度協同仿真等算法及多物理場耦合計算方法，並結合工程應用給出了55個計算算例。對於每個精心準備的算例，詳細闡述了TrueGrid建模過程、相關LS-DYNA關鍵字的參數含義和使用方法、數值計算結果。全部算例建模步驟簡單易學，參數設置合理，計算結果準確可信。

本書緊跟LS-DYNA發展，貼近工程應用，適合作為理工科院校有限元、爆炸力學、衝擊動力學、計算流體力學等課程的輔助教材，也可作為各行各業工程技術人員的數值模擬和產品開發設計的參考手冊，通過學習本書，讀者可大幅提高LS-DYNA軟件的使用水平及工程分析能力。

本書還提供了算例文件，讀者可以從萬水書苑網站免費下載。

採用一個算例深入淺出地講解LS-DYNA多種計算算法

深入講述LS-DYNA新功能的工具書，全面展示LS-DYNA的多物理場分析功能

全部算例建模步驟簡單易學，計算參數設置合理，計算結果準確可信

自動統計自然破片，生成破片質量和速度統計表

我從1999年碩士畢業後開始接觸LS-DYNA軟件，從此LS-DYNA帶我走進了爆炸與衝擊數值模擬領域。在這二十多年中，LS-DYNA不僅教給了我很多數值模擬方面的知識，更讓我的工作如虎添翼，我也很榮幸地見證了LS-DYNA從發展到壯大直至偉大的過程。LSTC公司的創始人、睿智的J.O.Hallquist博士為LS-DYNA研發人員創造了自由寬松、務實創新的開發環境，由此造就了功能強大、應用廣泛的LS-DYNA。在此謹向以J.O.Hallquist博士為首的開發團隊致以崇高的敬意！

《由淺入深精通LS-DYNA》出版後熱銷，並受到讀者廣泛好評。得益於讀者的熱心反饋和LS-DYNA的快速發展，本書面世了。本書緊跟LS-DYNA發展，貼近工程應用，由淺入深、循序漸進地講述了LS-DYNA軟件的使用方法，並對TrueGrid軟件作了簡要介紹。

TrueGrid是美國XYZ Scientific Applications公司推出的通用網格劃分軟件，是一套交互式、批處理、參數化前處理器。TrueGrid簡單易學、功能強大，可以方便快捷地生成優化的、高質量的、多塊體結構化網格，非常適合為有限差分和有限元軟件如LS-DYNA做前處理器。

ANSYS LST公司（2019年收購了LSTC公司）的LS-DYNA已經發展成為世界上著名的通用多物理場動力學分析程序，能夠模擬真實世界的各種複雜問題，特別適合求解各種一維、二維、三維結構的爆炸衝擊和金屬成型等非線性動力學衝擊問題，同時可以求解傳熱、流體、聲學、離散元、電磁、化學反應、多物理場耦合及多尺度協同仿真問題，在許多行業具有廣泛的應用。

根據讀者的反饋，本書在版的基礎上有針對性地增加了一些讀者感興趣的功能介紹及其計算算例。近年來，LS-DYNA發展迅速，根據LS-DYNA的發展也對書中原有內容進行了更新。

本書第1章簡要介紹了TrueGrid基本操作，例如運行模式、軟件設置、基本概念、軟件界面、使用注意事項等，並給出了幾個建模範例。

第2章介紹了LS-DYNA軟件的基本功能、應用領域、發展、未來發展方向，及其專業前後處理軟件LS-PrePost的功能和建模範例。

第3章內容為LS-DYNA入門基礎知識，介紹了單位制、關鍵字輸入數據格式、常用命令行語法、求解感應控制開關、文件系統、重啟動分析、單精度和雙精度求解器的應用範圍、隱式和顯式分析、接觸、三種常用算法等。

第4章介紹了24種不同算法在泰勒桿撞擊剛性墻分析中的應用。通過這種簡單的算例，讀者可以學習到多種算法。

第5章通過6種侵徹計算算例，詳細闡述了破片撞擊陶瓷二維軸對稱計算模型及自然破片統計分析、彈體侵徹隨機分層岩石計算模型、小球撞網計算模型、彈體侵徹兩層間隔鋼板SPG計算模型、楔形體入水二維平面應變SPH模型、壓力管傳感器碰撞信號計算模型。在本章中，後3種算例是新增算例，這有助於幫助讀者拓寬侵徹計算應用。①彈體侵徹兩層間隔鋼板SPG計算模型。彈體侵徹鋼板時鋼板會發生穿透性破壞。對於傳統有限元法，通常採用單元失效刪除方法來模擬材料的破壞效應，其缺點是質量、動量和能量不守恒，極易低估接觸抗力，進而對侵徹過程產生較大的影響。SPG算法通過鍵失效模擬材料破壞，不用刪除單元，能夠更為準確地計算出接觸抗力。②楔形體入水二維平面應變SPH計算模型。SPH算法用於固體結構時，容易出現拉伸不穩定的現象。而流體不能承受壓力，採用SPH算法模擬流體時，不存在拉伸不穩定問題，因此SPH算法很適合解決結構入水問題。③壓力管傳感器碰撞信號計算模型。壓力管傳感器是汽車主動式機罩系統常用的探測器，碰撞信號的探測辨析一直是數值計算的難點之一。LS-DYNA軟件中的*DEFINE_PRESSURE_TUBE採用梁單元模擬壓力管，可快速有效地預測不同工況碰撞的劇烈程度，區分行人與非行人碰撞信號。

第6章簡要總結了LS-DYNA軟件中的爆炸計算方法，並給出了7個爆炸計算算例。除了第1版原有的空中爆炸一維衝擊波計算算例、水中爆炸一維到三維映射計算算例、岩石深孔爆破計算算例和飛片衝擊起爆炸藥計算算例外，讀者還可以在本章學習到新增的*LOAD_BLAST爆炸加載計算算例、*LOAD_BLAST_ENHANCED爆炸加載計算算例、爆炸毀傷車輛簡易計算算例。

在版中，爆炸及其對結構的毀傷計算大都採用ALE或S-ALE算法，這些算法計算耗費很大。LS-DYNA軟件中還實現了多種爆炸毀傷快速計算方法，如*LOAD_BLAST、*LOAD_BLAST_ENHANCED以及*INITIAL_IMPULSE_MINE，這些是第二版新增的方法，都是在對大量爆炸試驗數據總結分析的基礎上提出來的，既能保證計算結果的準確性，又能大大提高計算效率。

第7章詳細闡述了S-ALE、ICFD、CESE、DUALCESE、EM、DEM、Peridynamics、STOCHASTIC隨機粒子、CHEMISTRY、DDAM、雙重尺度協同仿真等新增算法的功能特點、應用領域和18個計算算例，其中部分算例涉及多物理場耦合。在本章中，新增了如下算例：①混凝土爆破S-ALE二維流-固耦合計算模型。近期陳皓博士又在LS-DYNA中實現了S-ALE二維流-固耦合算法，大大提高了計算準確性和計算效率。②CESE聯合*LOAD_BLAST_ ENHANCED流-固耦合計算模型。CESE聯合CHEMISTRY模塊進行爆炸反應模擬的計算效率很低，而CESE可以聯合*LOAD_BLAST_ENHANCED關鍵字進行中遠場空中爆炸計算，這種計算方法既不用考慮炸藥各組分的反應，也不用考慮初期衝擊波的傳播，因此，計算速度很快。③楞次實驗EM計算模型。版LS-DYNA中加入了永磁鐵模擬功能，進一步拓寬了EM求解器的應用範圍。④激波與氣泡作用DUALCESE計算模型。DUALCESE算法是LS-DYNA的新增算法。與傳統CESE求解器相比，DUALCESE計算結果更加精確，計算穩定性更高。⑤岩石爆破PBM計算模型。PBM方法是CPM方法的擴展，這種方法考慮處於非平衡熱力學狀態氣體的余容效應，主要用於模擬高能炸藥爆炸及周圍空氣對結構的作用。該方法基於拉格朗日描述，與ALE流-固耦合算法相比，更加簡單、穩定和高效。⑥DDAM艦載設備抗衝擊分析模型。自R10版本開始，LS-DYNA新增了DDAM方法，該方法可用於考核水下爆炸作用下艦船設備的抗衝擊能力，是一種艦船設備生命力的快速評估分析方法。⑦雙重尺度協同仿真模型。多尺度協同仿真是R13版本的新增功能，也是數值模擬研究熱點之一，在本書的後給出了薄壁管撞擊雙重尺度協同仿真算例。

本書版出版後，讀者胡成和葉亞齊指出了其中的兩個錯誤。在第二版的編寫過程中，大連富坤科技開發有限公司的王凱，ANSYS中國的王強、周少林，上海浩亙軟件有限公司的黃曉忠博士，ANSYS LST的黃云博士、陳皓博士，瑞典呂勒奧理工大學的易長平博士，吉利汽車的王丹，上海仿坤軟件科技有限公司的袁志丹、劉治材均提供了一定的幫助，在此對他們表示感謝！

由於編者水平有限，本書難免存在錯誤和不足之處，歡迎廣大讀者和同行專家提出批評和指正。讀者在閱讀時若發現錯誤，請通知編者（郵箱：329867314@qq.com，微信：lsdyna），編者將不勝感激。

編者謹識

2022年7月於北高地