MSC Dytran 是MSC.Software 公司的核心產品之一,專門適用於高速瞬態非線性動力問題, 瞬態流固耦合問題的數值仿真。MSC Dytran是一個用於分析高度非線性、瞬態動力回響的大型通用三維有限元程式。MSC.Dytran可以十分方便地處理多個構件相互接觸問題,接觸界面可以擴大、縮小、考慮摩擦、分離及粘結。
從1988年開始, MSC在結構瞬態動力回響軟體DYNA3D框架下開發了MSC Dyna並於1990年發布了第一個版本。該程式繼承了DYNA3D優異的快速顯式積分算法和豐富的材料模式, 採用MSC.Nastran的輸入數據格式, 可用於分析各種非線性瞬態回響, 如高速撞擊、 接觸摩擦、衝壓成型等。
1993年MSC發布了MSC Dytran的第一個商業版本。該產品集MSC.Dyna和MSC.PISCES 3D之大成, 拉格朗日和歐拉算法優勢互補, 成為第一個能夠模擬複雜流固耦合問題、高度非線性、瞬態動力回響的大型商用軟體,適合於模擬國防軍工領域常見的爆炸、穿甲等流固耦合問題, 在國防、 航空航天、核安全、石化等領域有廣泛套用。在隨後的發展中, MSC Dytran在單元庫、 數據結構、 前後處理等方面與MSC的旗艦產品MSC Nastran趨於一致。
在問世的十餘年中, MSC Dytran歷經無數航空、 航天、 汽車、造船、鐵路、國防、核工業等領域科研和工程項目考驗。該軟體的開發環境經過ISO認證, 每天都要通過500個以上例題的自動測試以保證程式的可靠性和穩定性。2003年MSC.Software公司與LSTC公司達成全球戰略合作協定,將LS-DYNA程式完全集成入MSC Dytran。此功能在Windows, UNIX和Linux作業系統上均可方便實現。計算高效,求解穩定。MSC將最強的Lagrange技術與最強的Euler、耦合技術相結合,形成功能最為強大的非線性顯式有限元軟體。
-快速評估設計變化後的結果,及時得到這些設計變化的反饋信息
-全面理解設計變化後的效果,提高產品設計性能
-通過評估虛擬樣機,而不是物理樣機的性能,改善產品性能,大大降低了花費
-作為MSC.Software's VPD Campus Licensing 的一部分,可節約軟體投資 。
爆炸與衝擊,如水下爆炸、地下爆炸、容器中爆炸對結構的影響及破壞、爆炸成形、爆炸分離、爆炸容器的設計最佳化分析、爆炸對建築物等設施結構的破壞分析、聚能炸藥的能量聚焦設計分析、戰鬥部結構的設計分析;
水下/空中彈體發射過程,火炮製推器模擬動態仿真 高速、超高速穿甲,如飛彈打擊或穿透靶體(單個或複合靶體)及侵徹過程等問題 結構的適撞性分析,如汽車、飛機、火車、輪船等運輸工具的碰撞分析、船體擱淺、鳥體撞擊飛機結構、航空發動機包容性分析等;
金屬彈塑性大變形成形,如鈑金衝壓成形、噴丸成型、全三維鍛造成形等 跌落試驗,如各種物體(武器彈藥、化工產品、儀器設備、電器如遙控器、手機、電視機等)的跌落過程仿真 流體動力分析,如液體、氣體的流動分析、液體晃動分析,水上迫降
安全防護分析,如安全頭盔設計、安全氣袋膨脹分析以及汽車~氣袋~人體三者結合在汽車碰撞過程中的回響,飛行器安全性分析(飛行器墜毀、氣囊著陸等) 輪胎在積水路面排水性和動平衡分析 高速列車行駛的輪軌動力學,高速列車穿隧道的衝擊波回響,車輛過橋的動態回響等及其它瞬態高速過程仿真。
安全防護(假人模型/安全氣囊)
MSC.DYTRAN在安全防護方面具有高級安全氣囊展開分析能力;並與美國航天醫學研究中心開發的ATB程式提供的假人模型(此模型主要套用於動態運動中人體生物力學研究)進行了全面集成。MSC.DYTRAN的假人模型包括:基於SI制的假人模型即5%、50%和95%的HYBRID III模型,以及SI制和英制的50%的HYBRID II模型和英制50%的HYBRID III假人模型。此外MSC.DYTRAN與荷蘭TNO公司汽車安全性分析軟體Madymo的假人模型直接耦合,可方便地調用它的多種假人模型。利用假人模型和MSC.DYTRAN可以在汽車碰撞或飛機著陸時模擬人體的回響及運動姿態。
MSC.DYTRAN利用流體-結構耦合分析功能模擬氣囊展開,同時可以模擬展開過程中氣囊內熱傳導。對氣囊內的氣體描述允許採用均勻壓力或更精確的完全氣動力學方法。分析模型中考慮了氣囊的多孔性,通過孔洞的滲透性。MSC.DYTRAN先進的氣囊展開技術除了用於乘員安全性模擬,也能用在飛行器回收和著陸時的氣囊展開模擬。
爆炸分析
MSC.DYTRAN具有豐富的材料模式、狀態方程(JWL炸藥方程)及各種起爆條件,能夠用於模擬爆炸波的傳播和爆轟產物的運動,以及爆炸衝擊波對結構的回響。MSC.DYTRAN的爆炸分析支持單點爆炸分析和多個爆炸點的多點爆炸仿真。
水下爆炸
MSC.DYTRAN嵌套了美國著名的水下衝擊遠場分析USA軟體的集成接口(需License授權),用於計算水下爆炸的流體與結構的相互作用。MSC.DYTRAN的USA接口可以考慮孔穴模型。MSC.DYTRAN強大的爆炸氣泡算法,能夠保證精確模擬水下爆炸問題。
套用實例、輪胎的排水性分析
輪胎設計時,對在乾燥路面和積水路面行駛的要求各不相同。利用MSC.DYTRAN的Euler解算器和流固耦合算法可以模擬輪胎在積水路面上行駛時的排水性。輪胎定義成橡膠材料的Lagrange格線,水和空氣定義成Euler格線,在輪胎的外表面定義全耦合面。日本YAKOHAMA輪胎公司利用MSC.DYTRAN在這方面作了大量的數值仿真和試驗。圖二十二是有限元分析模型,圖二十三是計算結果即輪胎在行駛過程中排水性。圖二十四是輪胎剎車時的排水性。