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Impa3D是加拿大CRI公司的产品:是针对LS-DYNA和EPIC3的弱点而研发出来的高精度版本,是多体碰撞、侵彻和爆炸最具专业性质的高级数值模拟软件。Impa3D是 全世界唯一具有二级精度无条件稳定非线性非迭代格式半显式时间积分的动力分析程序:可以用同一算法进行短时间瞬态冲击响应和长时间动力响应分析;这是一个同时具有有限元和广义光滑粒子法且能进行自适应转换的程序:可以对固体、流体、热、爆炸及材料的塑性、损伤、破坏等在耦合状态下进行的多模型,多力学分析;这是一个可以求解多种接触模型、多种结构约束、多参边界运动、多参刚体运动,多参载荷的程序;这是一个可以对多结构、多材料、多模型之间的面-面接触、面-点、面-粒子、粒子-粒子的接触约束进行全自动全局搜索和约束算子自适应建立的程序;这个程序的重要功能是破坏,是冲击和破坏方面的专业软件,也可以对具有多约束的复杂结构进行分析。
Impa3D功能
★ 多约束的非线性动力学瞬态响应
◇ 条件稳定的显式求解的冲击瞬态动力响应: 广泛应用于碰撞, 侵彻和爆炸过程的短时间的瞬态数值模拟. 这个显式求解技术和LS-Dyan, EPIC3, AUTODY等软件中的显式算法的最大不同点是:Impa3D中的算法是二级精度的前增量位移单步中心差分法,这个格式对各种位移约束具有很好的稳定性和连续性。
◇ 无条件稳定的半显式求解的冲击瞬态动力响应:这是Impa3D最重要的功能之一,是全世界唯一可以用无条件稳定的方法求解短时间瞬态冲击的程序。
◇ 无条件稳定的非迭代半显式求解的结构动力响应: 这是Impa3D另一个最重要的功能之一,也是全世界唯一可以用无条件稳定的非迭代方法求解以低频为主要因素的长时间非线性动力相应问题的程序。
★ 单元类型
◇ 三维实体有限元:任意拉格朗日描述的8节点元、6节点元、4节点元超弹性模型,亚弹性模型,水动力模型等。
◇ 复合广义壳元:任意拉格朗日描述的4节点、3节点变厚度分层复合壳元,包括单层各向同性超弹性模型,亚弹性模型等。
◇ 广义光滑粒子:在这个模型中,粒子初始
◇ 状态是由有限元网格确定,并由当前真实变形场所描述的椭球体。
◇ 有限元和广义粒子混合及自适应转换模型:这个模型主要用于破坏力学和相应的工程问题。
★ 丰富的材料库
◇ 亚弹性:是建立在瞬态构型上的率的本构方程,是金属材料最常用的本构模型。
◇ 超弹性:是建立在当前构型上的全量型的本构方程,可以用于有机材料,也用于金属材料等。
◇ 状态方程:高压高应变速率状态下固体的状态方程、流体的状态方程、炸药的状态方程,陶瓷材料、混凝土材料状态方程等。
◇ 弹塑性和粘塑性、高压高温高应变速率弹塑性脆性材料
◇ 各项同性损伤、空隙损伤、断裂模型
◇ 脆性材料损伤模型、脆性材料的瞬态裂缝扩展

★ 外力载荷
◇ 多参力载荷
◇ 静水及多参动水压力
◇ 三维六自由度地震波载荷
★ 多参初边界条件和多种几何约束
◇ 多参初始条件: 第一种多参初始条件模型是对特定的整个构件给定6自由度初始位移和6自由度初始速度; 第二种多参初始条件模型是节点3自由度初始位移和速度。
◇ 多参边界位移条件:单参边界条件是由运动中心几何位置、附属于该运动中心的节点集、隶属于该运动中心的3自由度平移矢量和3自由度旋转矢量以及相应的时间函数曲线所定义。由多个单参边界条件的线性组合构成的复杂运动称之为多参边界位移条件。
◇ 其它边界条件:弹性边界和无反射边界。
◇ 平面和曲面刚性约束
◇ 刚性曲面多参六自由度运动边界。
◇ 欧拉边界和运动拉格朗日:这是Impa3D的独家算法,是解决连续加载的准静态动力接触问题的特效算法。
★ 多种接触模型
◇ 接触的物理模型:刚性接触、具有表面层的刚柔性接触、刚粘性接触;库仑摩擦。
◇ 接触的几何模型:有限元的面单元-面单元之间的接触模型、有限元面单元-粒子方法的变形体球接触模型、粒子变形体球-粒子变形球之间的接触模型。
◇ 接触面模型:3维实体之间是单面接触面,不同壳体之间为单面;壳体的自接触为双面接触面。
★ 丰富的耦合模型
◇ 通过有限元和广义粒子的接触模型实现各种材料的多相耦合。主要包括材料的破坏,裂缝扩展,侵彻过程,可压缩流体,流体和固体的耦合作用;起爆过程,爆炸气体和流体的耦合作用,爆炸与固体的作用;脆性材料侵彻时,固体和破碎后颗粒的相互作用。
★ 先进的理论和算法
◇ 有限元-广义光滑粒子互相转换
◇ 大应变ARC理论和非线性本构方程的高精度ARC求解技术
◇ 柔性非穿透接触及求解技术
◇ 隐显式有限元/隐显式光滑粒子
◇ 变形粒子方法
◇ 非线性动力系统微分方程的高等时间积分方法
◇ 智能型快速求解器
Impa3D应用
◇ 多体碰撞
◇ 侵彻及防护
◇ 爆炸分析及多相耦合
◇ 爆炸成型
◇ 金属成型加工
Impa3D工程应用
◇ 机械加工模拟
◇ 结构碰撞安全性分析
◇ 结构地震响应及强震时破坏分析
◇ 跌落实验
◇ 流体动力分析
◇ 武器设计
◇ 安全防护
◇ 结构非线性动力响应
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