ABAQUS跌落分析實例

跌落沖擊屬于沖擊動力學范疇。沖擊動力學是固體力學中重要的研究方向,它涉及物理、力學和材料科學等多種學科,主要研究彈性體在瞬變、動載荷作用下的運動、變形和破壞規律。

跌落和碰撞問題一般需要采用顯式動力學方法進行求解,Abaqus/Explicit對瞬態高速問題提供了效率極高的解決方案。本文采用Abaqus/Explicit求解器,對電路板模型進行跌落分析,用以展示ABAQUS進行跌落分析的高效性。

1、 計算模型

如圖1所示電路板模型,以一定角度跌落到剛性表面上,跌落高度為1m。電路板與泡沫封裝均使用彈塑性材料。

ABAQUS跌落分析實例的圖1


2、 有限元模型
建立有限元模型,創建顯式(dynamicexplicit分析步,時間長度為0.02s。

ABAQUS跌落分析實例的圖2


3、 邊界條件

跌落計算過程中,地面假體完全固支,電路板施加4.439m/s的初始速度來模擬從1m高處落。電路板與地面之間建立摩擦系數為0.3的接觸條件。ABAQUS跌落分析實例的圖3


4、 計算結果

提取跌落過程中模型的整體變形和應力分布情況。下圖所示為碰撞后大約4ms時刻,泡沫和電路板的變形形狀以及應力云圖。ABAQUS跌落分析實例的圖4

ABAQUS跌落分析實例的圖5


繪制各種能量隨時間變化圖如圖5所示。

ABAQUS跌落分析實例的圖6


首先考慮動能歷史。在模擬開始階段,部件為自由落體,所以動能很大。初始碰撞使泡沫封裝產生變形從而減小動能。時間在大約 7ms時泡沫封裝的一側與地面發生碰撞,進一步減小了動能。在余下的模擬中,物體一直保持著接觸。
在碰撞中,泡沫封裝的變形將能量從動能轉換到內能,因而在動能減小的同時內能在增加。

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