装甲车辆结构分析目前已经广泛应用于装甲车辆设计的各个阶段，通过商用通用有限元分析软件或经过多个型号验证过的软件对零部件强度进行强度分析，预测零部件强度设计方案的可行性，同时优化设计方案；进而根据模拟分析结果指导、完善强度试验方案。

2.1.3.1　分析步骤

（1）根据分析类型确定有限元分析软件；

（2）确定零部件的材料模型及单位制；

（3）导入三维CAD 模型，进行几何处理；

（4）划分网格，设置载荷及边界条件；

（5）设置求解；

（6）分析及评价零部件强度。

具体装甲车辆结构分析流程图如图2-4所示。

具体装甲车辆疲劳寿命分析流程图如图2-5所示。

图2-4　装甲车辆结构分析流程图

图2-5　装甲车辆疲劳寿命分析流程图

2.1.3.2　分析软件

经过多年的发展，装甲车辆行业用于结构及疲劳分析的软件已经很多，主要有以下软件：

1.HyperMesh 软件

HyperMesh 是Altair 公司开发的一款高性能通用有限元前、后处理器，能建立各种有限元模型，支持在交互及可视化的环境下分析设计方案性能。它有如下优点：

（1）具有各种不同的CAD 软件接口，如UG、Pro/E、CATIA 等，可进行多种CAD 模型及有限元模型的直接读入，大大减少了重复性建模工作。

（2）具有全面的梁杆、板壳单元、四面体或六面体单元的自动网格划分或半自动网格划分能力，大大减少了复杂有限元模型前处理的工作量。

（3）配有各种有限元求解器的接口，为各种有限元求解器写出数据文件及读取不同的求解器结果文件。(www.daowen.com)

（4）可实现不同有限元计算软件之间的模型转换功能，极大地提升了工作效率。

2.ANSYS Mechanical 软件

ANSYS Mechanical 包含通用结构力学分析部分（Structure 模块）、热分析部分（Professional）及耦合分析功能。

ANSYS Mechanical 具有一般静力学、动力学和非线性分析能力，也具有稳态、瞬态、相变等所有的热分析能力以及结构和热的耦合分析能力，可以处理任意复杂的装配体，涵盖各种金属材料以及橡胶、泡沫、岩土等非金属材料。

ANSYS Mechanical 的耦合场分析功能具有声学分析、压电分析、热/结构耦合分析和热/电耦合分析能力。

ANSYS Mechanical 也可与ANSYSCFX 专业流体分析模块进行实时双向的流固耦合分析。

3.ABAQUS 软件

ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其既可解决相对简单的线性分析问题，也能处理许多复杂的非线性问题。ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。

ABAQUS 为用户提供了多种功能，且使用起来非常简单。大量的复杂问题可以通过选项块的不同组合很容易地模拟出来。例如，对复杂多构件问题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选项块与相应的材料性质选项块结合起来实现的。在大部分模拟中，即使是高度非线性问题，用户也只需提供一些工程数据，像结构的几何形状、材料性质、边界条件及载荷工况。在非线性分析中，ABAQUS 能自动选择相应载荷增量和收敛限度。它不仅能够选择合适的参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效地得到精确解。用户只要准确地定义参数就能很好地控制数值计算结果。

ABAQUS 有两个主求解器模块——ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit。ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块——ABAQUS/CAE。ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS 系统级分析的特点相对于其他分析软件来说是独一无二的。ABAQUS 由于优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性而被广泛用于各国的工业和研究领域。ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大作用。

4.LS-DYNA 软件

LS-DYNA 是以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

DYNA 程序系列最初是1976年在美国劳伦斯·利弗莫尔实验室由J.O.Hallquist 博士主持开发完成的，主要是为武器设计提供分析工具，后经1979、1981、1982、1986、1987、1988年版的功能扩充和改进，成为国际著名的非线性动力分析软件，在武器结构设计、内弹道和终点弹道、军用材料研制等方面得到了广泛应用。

1988年J.O.Hallquist 创建LSTC 公司，推出LS-DYNA 程序系列，主要包括显式LS-DYNA2D、LS-DYNA3D，隐式LS-NIKE2D、LS- NIKE3D，热分析LS-TOPAZ2D、LS- TOPAZ3D，前后处理LS- MAZE、LS- ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS 等商用程序，为进一步规范和完善DYNA 的研究成果，陆续推出了930 版（1993年）、936 版（1994年）、940 版（1997年），950版（1998年）增加了汽车安全性分析（汽车碰撞、气囊、安全带、假人）、薄板冲压成形过程模拟以及流体与固体耦合（ALE 和欧拉算法）等新功能，使LS-DYNA 程序系统在国防和民用领域的应用范围进一步扩大，并建立了完备的质量保证体系。

1997年LSTC 公司将LS- DYNA2 D、LS- DYNA3D、LS- TOPAZ2D、LS- TOPAZ3 D 等程序合成为一个软件包，称为LS- DYNA，LS- DYNA 的最新版本是2008年5月推出的971 版，它在970 版基础上增加了不可压缩流体求解程序模块，并增加了一些新的材料模型和新的接触计算功能，详见以下介绍。

LS-DYNA 程序971 版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140 多种材料动态模型）和接触非线性（40 多种接触类型）程序。它以拉格朗日算法为主，兼有ALE 和欧拉算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成形后的回弹计算）；是军用和民用相结合的通用非线性结构分析有限元程序。

5.疲劳分析软件nCode

nCode 软件是一款专业疲劳分析软件，ICE- flowDesignLife 是其核心部分。nCode 拥有非常友好的操作界面和强大的数据处理功能，能够非常便捷地进行疲劳分析计算。疲劳分析过程主要采用搭建框架图的形式完成。左侧工具栏主要包括MainMenu、Application、Tools、Manuals 等模块，其中最常用的是Main-Menu 中的GlyphWorks 和DesignLife 两个功能。nCode 采用模块化的分析流程，在界面右侧有功能齐全的数据分析处理模块，主要包括模型的导入、不同类型的疲劳分析以及后处理模块。这些模块可以基于不同的分析任务进行组合连接，以实现不同的分析流程。本节主要应用nCode 进行数据的处理以及疲劳分析计算工作。图2-6所示为nCode 界面。

图2-6　nCode 软件界面