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基于ANSYSLS-DYNA箱体跌落仿真 　　摘 要:通过箱体跌落试验,我们可以获得箱体跌落受力与形变方面的数据与结论,用以各个领域的研究。但是由于跌落问题的瞬态性,获取跌落中的数据需要反复用箱体进行跌落,数据捕捉难度大,且试验成本昂贵。随着计算机仿真技术的发展,借助计算机仿真技术,我们能够很好地解决这一问题。本文基于ANSYS/LS-DYNA进行了箱体跌落仿真,阐述了ANSYS软件对箱体跌落的仿真过程,通过对原有箱体建立模型并进行跌落仿真获取了箱体的形变和应力数值。试验表明,借助该软件可以很好地解决跌落仿真问题。 　　关键词:跌落仿真 ANSYS/LS-DYNA 应力与形变 　　中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0006-03不少物体的损坏大都源于跌落碰撞,研发人员往往耗费大量的时间和成本,针对产品做相关的质量试验,最常见的结构试验就是跌落试验。这种方法可靠,但也存在这许多不足之处,如:试验的操作过程需要耗费大量的人力、财力,从而增加产品成本;试验发生的历程短,很难观察到试验过程中的现象;很难观察到产品内部特性和内部现象;测试的条件难以控制,使得试验重复性很差等等。利用LS-DYNA对其进行相关的模拟仿真可以很好的解决上述问题。ANSYS/LS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂几何非线性、材料非线性和接触非线性问题,特别合适求解各种二维、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,同时可以求解出热、流体及流固耦合问题。本文利用LS-DYNA中提供的跌落测试的程序模块,分析箱体的跌落过程。 　　1 仿真环境与原理 　　1.1?仿真硬件环境 　　仿真硬件环境如图1所示,包括交换机、PC机、笔记本组成的网络环境。 　　1.2?仿真软件环境 　　仿真软件环境分系统软件和应用软件两种,具体包括以下几点。 　　(1)WindowsXP操作系统。 　　(2)ANSYS12.0。 　　(3)SolidWorks。 　　1.3?仿真原理 　　应用有限元法,把连续的几何结构离散成有限个单元,并在每个单元中设定有限个节点,从而将连续体看作是由有限个节点相连接的单元集合体,同时在每个单元中假设一个近似插值函数来表示单元中场函数的分布规律,再建立用于求解节点???知量的有限元方程组,从而将一个连续域中的无限个自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题,近似地等效整体结构的物理特性。实际的跌落仿真技术是通过划分网格来实现有限元化的。计算时,利用瞬态动力学分析确定结构在静载荷,最后,通过CAE软件的动画、云图等形式将仿真结果显示出来。瞬态动力学分析(也称时间历程分析)是用于确定承受任意随时间变化载荷的结构动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷,瞬态载荷和简谐载荷及其随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力。载荷与时间的相关性使得惯性力和阻尼变得比较重要。 　　瞬态动力学分析求解的基本运动方程如下。 　　式中:[M]为质量矩阵;[C]为阻尼矩阵;[K]为刚度矩阵;()为节点加速度向量()为节点速度向量;(U)为节点位移向量。在任意给定的时间t,这些方程可以看作是一系列考虑了惯性力和阻尼力的静力学平衡方程。ANSYS程序使用Newmark的时间积分方法在离散点上求解这些方程。 　　1.4?仿真执行总体框架 　　在前面的仿真硬件和软件的基础上,仿真执行的总体框架如图2所示。 　　2 模型的制作 　　在solidworksCAD软件中构建箱体的实际模型时,由于实际箱体结构过于复杂,计算成本过高,必须去除箱体上与本试验无关的项目,从而利于我们进行仿真试验。我们通过拉伸切除的方式,在Solidworks中对原有模型进行了相应的简化,最后将简化的模型导入到ANSYS中,由此得到了ANSYS中的有限元模型,如图3所示。 　　3 材料的类型及其参数,仿真条件的加载 　　由于在ANSYS中并不提供单位统一,现将仿真过程的单位统一如表1所示。 　　我们选择了3Dsolid164单元来对简化模型的所有部分进行后面的网格划分。对于模型所给出的材料,除了8个条状长方体以外,都定义为LY12铝合金材料;将8个长方体条定义为软橡胶材料。 　　LY12铝合金参数如下。 　　材料类型为isotropic。 　　密度2.78g/cm2即是2.78e-9t/mm2。 　　弹性模量70000。 　　泊松比0.33。 　　橡胶材料参数如下。 　　blatz-korubber类型。 　　密度为1.15e-9t/mm2。 　　剪切模量参数为1040。 　　完成单元的选取和材料的定义后,把模型的各部分加载上对应的单元信息和材料信息,使得模型的每一个部分都有与之对应