基于ANSYS Workbench的固體物跌落分析

【問題描述】

一實(shí)體塊以50m/s的速度撞擊一個(gè)支架,需要確定撞擊過程中結(jié)構(gòu)變形和支架的受力變化。支架和塊體為結(jié)構(gòu)鋼Johnson Cook強(qiáng)化塑性材料,撞擊時(shí)間為1ms。

【問題分析】

1. 這是一個(gè)典型的碰撞事件,時(shí)間短暫,只有1毫秒,需要使用顯式動力學(xué)分析模塊。

2. 由于支架是薄壁構(gòu)件,先創(chuàng)建實(shí)體再抽取中面得到板殼模型。

3. 建模時(shí)實(shí)體塊與支架接觸在一起,直接給初速度。

【求解過程】

1.打開ANSYS Workbench

2.創(chuàng)建顯式動力學(xué)分析系統(tǒng)

3.設(shè)置材料模型

雙擊engineering data單元格,設(shè)置材料屬性。

對于默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼材料,加入Johnson Cook strength的塑性材料屬性。

退出材料設(shè)置,返回到WB環(huán)境中。

4.創(chuàng)建幾何體

雙擊geometry單元格,進(jìn)入到DM中,選擇毫米作為長度單位。

(1)創(chuàng)建面板

先在XOY面內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)草圖如下圖

再沿著Z軸的正方向拉伸5mm得到面板實(shí)體。

(2)創(chuàng)建四根筋

再在XOY面內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)草圖如下。該草圖包含四個(gè)矩形,這就是四根筋的截面形狀。

然后沿著Z軸的負(fù)方向拉伸10mm得到4根筋。

(3)創(chuàng)建跌落物

在面板的上表面中心處創(chuàng)建一個(gè)20*20*10的長方體,注意是另外一個(gè)物體。

(4)對支架抽取殼模型

首先對支架抽取中面。

然后用Joint將上述面連接在一起。

此處的操作及結(jié)果如下圖

現(xiàn)在,有了兩個(gè)part,一個(gè)是跌落物,一個(gè)是支架。

建模完畢,退出DM.

5.設(shè)置實(shí)體接觸

雙擊model單元格,進(jìn)入到mechanical中。

設(shè)置接觸特性。系統(tǒng)已經(jīng)自動設(shè)置了兩個(gè)part之間的接觸關(guān)系,這里考慮殼體的厚度影響,設(shè)置殼厚度影響因子為1.

6.劃分網(wǎng)格

按照默認(rèn)方式劃分網(wǎng)格。

單元質(zhì)量如下圖

可見,單元質(zhì)量良好。

7.設(shè)置分析條件

給滑塊施加一個(gè)指向支架面的50米每秒的初速度。

設(shè)置分析0.001秒。

8.設(shè)置邊界條件

固定四根筋板底面的邊。

9.求解

10.后處理

查看撞擊過程中的應(yīng)力。