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.X、R13.1.1、R14.1.0 、F14.1.0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:
近三年LS-DYNA各个版本发布时间如下:
LS-DYNA version history:
*** revision R14.1.0 10/31/2023 ****
*** revision R12.2_1 05/11/2023 ***
*** revision R12.2_0 04/22/2023 ***
*** revision R14.0_0 12/12/2022 ***
*** revision R13.1_1 07/25/2022 *** updated ansys license
*** revision R13.1_0 03/11/2022
*** revision F14_0_0 01/09/2022 **** for Ansysform only
*** revision F12_1_0 10/29/2021 ****
*** revision R13_0_0 07/19/2021 ****
*** revision R11_2_2 05/03/2021 ****
*** revision R11_2_1 02/05/2021 ****
此次参与评测版本:DynaForm内置版本LS-DYNA_R12-1017_SMP、 LS-DYNA_R12.2.1_SMP、LS-DYNA_R13.1.1_SMP、LS-DYNA_R14.1.0_SMP&MPP、LS-DYNA_F14.1.0_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
DynaForm前处理:DynaForm 7.1
计算案例:
NUMSHEET 2022 BM1(涵盖拉延、回弹)
以上算例所有版本的求解器使用同样的DYN文件。
拉延结果-厚度
从数值分布趋势看,R12和R13系列与F14.1和R14.1相比结果有明显的波动!F14.1和R14.1版本的求解器计算趋势结果基本一致,无明显差异。
结果-FLD
FLD基本一致,但是R14.1 MPP求解器结果有波动!
结果-回弹
从分析结果看, DynaForm7.1内置的求解器R12-1711回弹计算失败(这个求解器DynaForm自己都不用,正版用户会单独购买LS-DYNA求解器);R12.2.1和R13.1.1回弹结果异常,F14.1和R14.1的SMP版本求解器结果趋势一致,数值接近。
通过R14.1.0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。
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!
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或者R14.1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、时间步长两个方面入手,尽量减少网格数目并增大时间步长,但是这两个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。
下一次新版本的测试,R13(含)以前的所有版本不再评测!
截止到2024年3月份笔者推荐冲压分析使用的LS-DYNA见附表1。
附表1: