在LS-DYNA的材料模型中有較多的材料可通過狀態方程來描述。常規條件下的結構材料，一般不使用狀態方程，但對于高速（100m/s）、高壓（6-10Gpa）碰撞下的結構材料、流體、物質燃燒等有化學反應的過程都必須采用狀態方程來描述，狀態方程僅僅描述材料的體積變形行為：

       p=f(v, r, E, T)

       p：壓力  v：相對體積  r：密度  E：內能  T：溫度

       VPG/LS-DYNA有14種狀態方程，可以處理各種非常復雜的物理現象和材料特性，常用的狀態方程如下：

    eos_linear_polynomial(線性多項式)

    *eos_jwl（炸藥）

    *eos_gruneisen（結構材料）

    *eos_ignition_and_growth_of_reaction_in_he（推進劑燃燒）

    *eos_tabulated（列表方式)

       LS-DYNA程序目前有140多種金屬和非金屬材料模型可供選擇，如彈性、彈塑性、超彈性、泡沫、玻璃、地質、土壤、混凝土、流體、復合材料、炸藥及起爆燃燒、剛性及用戶自定義材料，并可考慮材料失效、損傷、粘性、蠕變、與溫度相關、與應變率相關等性質。

       不同材料有不同的基本特性、適用的單元也不同，同時材料可以考慮如應變率效應、失效、狀態方程和熱分析能力等特性。

       LS-DYNA程序的全自動接觸分析功能易于使用，功能強大。現有40多種接觸類型可以求解下列接觸問題：變形體對變形體的接觸、變形體對剛體的接觸、剛體對剛體的接觸、板殼結構的單面接觸(屈曲分析)、與剛性墻接觸、表面與表面的固連、節點與表面的固連、殼邊與殼面的固連、流體與固體的界面等，并可考慮接觸表面的靜動力摩擦(庫倫摩擦、粘性摩擦和用戶自定義摩擦模型)、熱傳導和固連失效等。這種技術成功地用于整車碰撞研究、乘員與柔性氣囊或安全帶接觸的安全性分析、薄板與沖頭和模具接觸的金屬成形、水下爆炸對結構的影響等。此外程序采用材料失效和侵蝕接觸(eroding contact)可以進行高速彈丸對靶板的穿甲模擬計算。

       LS-DYNA程序現有16種單元類型，有二維、三維單元，薄殼、厚殼、體、梁單元，ALE、Euler、Lagrange單元等。各類單元又有多種理論算法可供選擇，具有大位移、大應變和大轉動性能，單元積分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式，單元計算速度快，節省存儲量，可以滿足各種實體結構、薄壁結構和流體-固體耦合結構的有限元網格剖分的需要。

       薄殼算法選擇

       四邊形殼元

       Hughes-Liu

·     Belytschko-Tsay（缺省）

·     S/R Hughes-Liu

·     S/R旋轉Hughes-Liu

·     Belytschko-Leviathan殼

·     Belytschko-Wong-Chiang

·     S/R快速（旋轉）Hughes-Liu

·     平面應力(二維)XY平面

·     平面應變(二維)XY平面

·     軸對稱實體(面積加權，Y軸對稱)

·     軸對稱實體(體積加權，Y軸對稱)

·     全積分殼單元(快速)

·     全積分DKT三角形殼單元

·     全積分線性DK四邊形/三角形殼單元

      三角形殼元

      BCIZ殼元

·     CO三角形殼元

·     全積分線性假定應變CO殼單元

       膜單元

       Belytschko-Tsay膜元

·      Fully Intergrated Belytschko-Tsay膜元

       歐拉單元

      單點積分Euler Navier-Stokes殼單元

·     8積分點Euler Navier-Stokes殼單元

      實體元算法選擇

      常應力固體元（缺省）

·     全積分S/R固體元

·     全積分帶節點旋轉8節點固體元

·     S/R帶節點旋轉四面體元

·     單點ALE法

·     單點Euler法

·     單點Euler, ambient

·     聲學單元

·     單點帶旋轉(用于Modified_Honeycomb材料)

·     單點四面體元

·     單點多物質ALE單元

·     單點單物質+空白單元

·     單點積分壓力四面體單元(用于固體成形分析)

·     8積分點聲學單元

·     2積分點五面體單元

·     8積分點加強應變型固體單元(只用于靜態線性分析)

     梁單元算法選擇

      Hughes-Liu梁元

·     Belytschko-schwer resultant梁元

·     桁架元

·     Belytschko-Schwer梁元

·     Belytschko-Schwer tubular梁元

·     離散的梁/纜元

·     二維平面應變殼元（XY平面）

·     二維軸對稱殼元（XY平面）

·     焊點梁元

      彈簧阻尼元

·     平動選項

·     旋轉選項

·     線性選項

·     非線性選項

      厚殼單元算法選擇

·     面內單點積分，沿殼厚多點積分

·     面內2X2點積分，沿殼厚多點積分

·     面內假定應變2X2點積分，沿殼厚多點積分

      剛性體

      集中質量元

      慣性單元

      安全帶單元(六種)

      SPH單元

      剪切單元

       LS-DYNA程序有二維和三維熱分析模塊，可以獨立運算，也可以與結構分析耦合，可進行穩態熱分析，也可進行瞬態熱分析，用于非線性熱傳導、靜電場分析和滲流計算。

       熱傳導單元：8節點六面體單元（3D），4節點四邊形單元（2D）；

       材料類型：各向同性、正交異性熱傳導材料，可以與溫度相關，以及各向同性熱傳導材料的相變；

       邊界條件：給定熱流flux邊界，對流convection邊界，輻射radiation邊界，以及給定溫度邊界，它們可隨時間變化；給定初始溫度，可計算二個物體接觸界面的熱傳導和熱輻射，給定材料內部熱生成（給定熱源）；

       熱分析采用隱式求解方法，過程控制有：

·         穩態分析還是瞬態分析；

·         線性問題還是非線性問題；

·         時間積分法：Crank-Nicholson法（a=0.5）和向后差分法（ a=1）；

·         求解器：直接法或迭代法；

·         自動時步長控制。

       用于非線性結構靜動力分析，包括結構固有頻率和振型計算。LS-DYNA中可以交替使用隱式求解和顯式求解，進行薄板沖壓成形的回彈計算、結構動力分析之前施加預應力等。

        隱式求解有如下功能：

l       單元庫和材料模型

        固體單元：包括常應力（單點積分）固體元、S/R2X2X2積分點固體元等算法；

        梁單元：算法Hughes-Liu；

        薄殼單元：包括Belytschko-Tsay、S/R Hughes-Liu、Belyschko-Wang-Chiang、全積分殼單元等算法；

            接觸界面

        Surface_to_Surface

        Nodes_to_Surface

        One_way_Surface_to_Surface

        Forming_one_way_Surface_to_Surface

        Automatic_Single_Surface

        2D_Automatic_Surface_to_Surface

       給定位移和速度邊界條件、初始速度

           節點力、壓力

             隱式求解控制

              非線性方程組求解器；

              稀疏線性方程組求解器；

              剛度矩陣帶寬優化；

              自動時步控制；

              隱式動力求解；

              多步回彈分析的人工穩定；

              特征值分析；

              回彈分析的無縫轉換開關。

        Dynaform/LS-DYNA程序近年來在薄板沖壓成形過程數值模擬方面做了大量工作，取得顯著效果。

        薄板沖壓模型通常有沖頭、底模、壓板和板料四大部分，沖頭、底模和壓板的剛度很大，可以用剛性材料的薄殼單元或實體單元建模。板料在沖壓過程中產生大位移、大轉動和大應變的彈塑性變形，Dynaform/LS-DYNA程序的薄殼單元完全滿足這些要求，其材料模型不僅有各向同性彈塑性材料，并考慮溫度影響和應變率影響，還有橫向正交各向異性彈塑性材料以滿足板料經過冷碾壓加工后造成板面內與殼厚方向強度不同的情況。

        Dynaform/LS-DYNA程序有Forming_nodes_to_surface, Forming_surface_to_surface接觸界面以模擬板料在沖壓過程中與沖頭、底模和壓板之間帶摩擦的相對滑動，它還計及板料殼厚變化的影響。板料沖壓產生廢品的表現主要有二種：板料開裂和板面起皺。板料開裂的判據通常采用成形極限圖（FLD），在Dynaform/LS-DYNA中輸入材料的成形極限曲線（FLC），程序可自動生成成形極限圖（FLD），從而可方便地判斷板料是否出現開裂。

        要清楚顯示板料起皺的圖形，單元網格越細越好，Dynaform/LS-DYNA程序可通過自適應網格剖分（adaptivity）功能，使出現較大彎曲變形的起皺部分自動加密網格。在沖壓工藝中為減少出現起皺的可能性，通常采用壓延筋，增加拉應力，減少引起起皺的壓應力，Dynaform/LS-DYNA程序具有模擬壓延筋（Drawbead）的功能。

       板料成形的最后工序是剪裁（Trim）和脫模回彈（Springback），Dynaform/LS-DYNA程序有剪裁功能，可以將成形后的板料按用戶要求將多余部分裁出，并修正邊界網格。Dynaform/LS-DYNA程序可以采用隱式求解，將脫模后的成形板料計算彈性變形恢復，即回彈計算。

        VPG/LS-DYNA程序具備模擬汽車碰撞時結構破損和乘員安全性分析的全部功能。

        安全帶

        包括安全帶單元、材料、滑環、抽筒器、傳感器、預張力器和加速度計等。

        氣囊

        模擬折疊狀態氣囊的吹脹過程，以獲得汽車碰撞事故時氣囊對乘員的保護作用，檢查氣囊設計的安全性能。

        假人

       模擬乘員，計算汽車高速碰撞時乘員關鍵部位的動態特點，以判斷乘員的安全性。人體由許多構件組成，每個構件要用單元網格構造準確的幾何構形，其質量、質心位置、轉動慣量，特別是各個關節的彈性連接與阻尼特性要與真人一致。通常經過大量實驗測出這些參數，個別用戶自己構造假人耗費巨大，一般從專業軟件公司購買標準假人數據，裝入VPG/LS-DYNA輸入數據文件使用。圖1.26所示為HYBRID III有限元假人。

       汽車

       用VPG/LS-DYNA的殼、實體等單元構造完整的汽車模型，可以選用金屬、玻璃、塑料、橡膠等各種材料模型。程序的Automatic_Single_Surface接觸功能可以保證汽車全部構件內外表面與假人、氣囊、安全帶之間，以及外部障礙物表面相互接觸時不穿透，可以相對滑動，考慮摩擦，實現汽車高速碰撞時全過程的數值模擬和有關數據的輸出。

        SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）光順質點流體動力算法是一種無網格Lagrange算法，最早用于模擬天體物理問題，后來發現解決其它物理問題也是非常有用的工具，如連續體結構的解體、碎裂、固體的層裂、脆性斷裂等。SPH算法可以解決許多常用算法解決不了的問題，是一種非常簡單方便的解決動力學問題的研究方法。由于它是無網格的，可以用于研究很大的不規則結構。

        SPH法的計算原理是，用一組具有流速的運動質點來表示物質，每一個SPH質點代表一個已知物理性質的插值點，用規則的內插函數計算全部質點可以得到整個問題的解。

        SPH求解器是LS-DYNA的求解器之一，大部分VPG/LS-DYNA功能(初始速度、接觸、剛性面)均可以通過關鍵字調用SPH粒子。

        SPH算法適用于超高速碰撞、靶板貫穿等過程的計算模擬。

       LS-DYNA程序具有Lagrange列式和Euler列式，Lagrange列式的單元網格附著在材料上，隨著材料的流動而產生單元網格的變形。但是在結構變形過于巨大時，有可能使有限元網格造成嚴重畸變，引起數值計算的困難，甚至程序終止運算。

       LE列式和Euler列式可以克服單元嚴重畸變引起的數值計算困難，并實現流體-固體耦合的動態分析。ALE列式先執行一個或幾個Lagrange時步計算，此時單元網格隨材料流動而產生變形，然后執行ALE時步計算：（1）保持變形后的物體邊界條件，對內部單元進行重分網格，網格的拓撲關系保持不變，稱為Smooth Step；（2）將變形網格中的單元變量（密度、能量、應力張量等）和節點速度矢量輸運到重分后的新網格中，稱為Advection Step。用戶可以選擇ALE時步的開始和終止時間，以及其頻率。Euler列式則是材料在一個固定的網格中流動，在LS-DYNA中只要將有關實體單元標志Euler算法，并選擇輸運(advection)算法。LS-DYNA還可將Euler網格與全Lagrange有限元網格方便地耦合，以處理流體與結構在各種復雜載荷條件下的相互作用問題。

       自適應網格剖分技術通常用于薄板沖壓變形模擬、薄壁結構受壓屈曲、三維鍛壓問題等大變形情況，使彎曲變形嚴重的區域皺紋更加清晰準確。

       用戶可指定采用自適應網格剖分的殼單元組（part），當某單元與相鄰單元之間傾斜角度超過某一控制值（用戶給定）時，該單元將自動剖分。用戶還可以限定最大細分級別，1、2、3、4?級細分分別將一個單元重分成1、4、16、64?個單元。

       對于三維鍛壓問題，VPG/LS-DYNA主要有兩種方法：自適應網格剖分和任意拉格朗日-歐拉網格（ALE）網格進行Rezoning，三維自適應網格剖分采用的是四面體單元。

      自動剖分網格技術除了細化單元外，VPG/LS-DYNA還可以進行自動剖分網格粗化，有時由于成形過程采用了網格自動細化技術，單元數成倍增加，在進行回彈等隱式計算前，需進行有限的粗化。

       初始速度、初應力、初應變、初始動量（模擬脈沖載荷）；

       高能炸藥起爆；

       節點載荷、壓力載荷、體力載荷、熱載荷、重力載荷；

       循環約束、對稱約束（帶失效）、無反射邊界；

       給定節點運動（速度、加速度或位移）、節點約束；

       鉚接、焊接（點焊、對焊、角焊）；

       二個剛性體之間的連接－球形連接、旋轉連接、柱形連接、平面連接、萬向連接、平移連接；

       位移/轉動之間的線性約束、殼單元邊與固體單元之間的固連；

       帶失效的節點固連。

       多種控制選項和用戶子程序使得用戶在定義和分析問題時有很大的靈活性。

       輸入文件可分成多個子文件；

       用戶自定義子程序；

       二維問題可以人工控制交互式或自動重分網格（REZONE）；

       重啟動；

       數據庫輸出控制；

       交互式實時圖形顯示；

       開關控制-可監視計算過程的狀態；

       對32位計算機可進行雙精度分析。

        LS-DYNA不可壓縮流求解器是960版新增加的功能，用于模擬分析瞬態、不可壓、粘性流體動力學現象。求解器中采用了超級計算機的算法結構，在確保有限元算法優點的同時計算性能得到大幅度提高，從而在廣泛的流體力學領域具有很強的適用性。

       LS-DYNA不可壓縮流求解器不僅為已具有固體、結構、邊界元及可壓縮流場分析功能的LS-DYNA軟件加入了對不可壓縮流場的分析模塊，同時還可用于求解低馬赫數/不可壓流場中的液固/液體-結構耦合作用問題。

       LS-DYNA不可壓縮流求解器基于隱式時間積分、顯式時間積分兩種算法。顯式算法(一階精度)解耦動量守恒方程并減少了對內存的需求，但帶來部分精度的損失，但是由于顯式算法滿足擴散和CFD穩定性條件，又可提高計算精度，因此，采用單點積分和沙漏穩定性的顯式算法被證明在不可壓縮流求解分析中是簡便、高效的。

        LS-DYNA不可壓縮流求解器的二階精度算法，采用了恒定質量的預置算法和物質質量的校正算法，合理解耦了速度場和壓力場，從而減少了計算。

        Navier_Stokes方程對CPU和內存的需求。二階精度算法，可用于分析流場中的渦流，而且很容易推廣應用到流體力學領域中湍流現象的計算分析。

     LS-DYNA 具有很廣泛的分析功能，可模擬許多二、三維結構的物理特性：   

     1.      非線性動力分析

     2.      熱分析

     3.      失效分析

     4.      裂紋擴展分析

     5.      接觸分析

     6.      準靜態分析

     7.      歐拉場分析

     8.      任意拉格朗日-歐拉（ALE）分析

     9.      流體-結構相互作用分析

    10.      不可壓縮流體CFD分析

    11.       實時聲場分析

    12.    多物理場耦合分析（結構、熱、流體、聲場等）