自由落體
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自由落體的視頻教程
ABAQUS-裂紋擴展-玻璃杯跌落碰撞破碎仿真
ABAQUS-裂紋擴展-玻璃杯跌落碰撞破碎仿真 玻璃杯自由落體，與地面碰撞時刻出現裂紋并開始擴展，最后整體破碎。 裂紋 碰撞 破碎 跌落 Brittle Cracking 脆性開裂 該視頻提供inp文件，但建議按照視頻步驟自己操作學習 inp文件已放附件處，需要的同學請自取 另，麻煩點個關注，非常感謝
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自由落體的實例教程
建模要點：
Standard靜力學分析獲得彈簧初始應力狀態；
復制靜力學分析模型，替換分析步為Explicit動力學分析，定義模型初始狀態，并設置一個剛體物塊隨彈簧一同自由落體，便于后處理分析時進行坐標轉換。
“詭異”的自由落體仿真結果
上圖中，最左側是從地面（慣性系）來看slinky的效果；最右側是經過坐標變換，跟隨一同下落的剛體物塊來（非慣性系）看slinky的效果；中間曲線則是slinky的質心Y向坐標在慣性系內隨時間變化關系。
通過仿真分析，我們會發現，slinky的質心的確是在做自由落體運動，而前面提到的應變能，則轉化為彈簧從兩端趨向質心加速的動能，從非慣性系看這個過程，和彈簧拉伸后自由釋放的過程并沒什么兩樣，而在慣性系的我們來看，應變能釋放完之前，底端是停滯的。
展開 初始狀態導入
動力學分析結果表明，受到初始應力的影響，彈簧在自由落體的過程中，下端好像在“等待”，維持了一段時間的“懸浮”狀態，但從整體質心來看，彈簧仍然是作正常的自由落體運動。
彈簧自由落體
快鏈效應：這種由系統內力引起的異常下落的現象在另一個例子中也有體現，2011年康奈爾大學的Andy Ruina教授在其主頁上傳了一段“奇怪”的視頻，他用繩子將木棒串成類似于直升機懸梯的形狀，然后發現這個懸梯下落的過程中，在受到阻礙后反而落得更快了！
受到阻礙反而加速下落的懸梯
懸梯下落試驗的高速攝影
試驗的奧秘在于懸梯上的木棒是傾斜著撞擊到阻礙物上的，由于外部力矩的瞬時作用，被沖擊的木棒的另一端會獲得向下的加速度，拖拽繩子產生張力，將懸梯局部加速，這樣看起來就落得更快了。
懸梯加速下落的原理解釋
懸梯加速下落Abaqus模擬
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展開 一步一步教你用ADAMS (四) 自由落體 Part 1
6DOF是指物體存在六個自由度，即三個方向的平動和轉動。 </span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span></p><p><strong>2.模型描述</strong></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">模型如圖所示，石子用方形邊界wall_in表示，紅色區域為空氣，藍色區域為水。石子尺寸0.04m*0.04m，距水面1m，在重力的作用下，以9.8m/s</span><sup style="color: rgb(0, 0, 0);">2</sup><span style="color: rgb(0, 0, 0);">的加速度下落，后進入水中。石子在自由落體和水中運動時受到重力和浮力的作用，因此使用6DO模型進行求解。</span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy8s70YmDGQCzxlYCtfjo42tNMVxvBecgFBNsq3OrG7hGFYtsP567OdJicXEMx2hWVQ3Qk3EczPeARQ/640?
展開 基于審閱論文的編排, 本筆記對巖崩過程作進一步說明.
3.1 自由落體(Free Fall)
自由落體在很多情況下是巖崩的第一個動作，因為巖石經常從陡峭的斜坡上脫離，然后只受到重力的影響，根據Bozzolo等人(1986年)的研究，空氣阻力可以被忽略，因為它僅相當于落石總重量的2%。在高而陡的斜坡坡面上，崩落的巖石不受斜坡坡度和地形影響而自由下落，崩落的巖石在沒有外力的阻擋下，發生自由下落的運動，崩落巖石在任意下落高度H時的速度V可以表示為:
3.2 彈跳(Bouncing)
如果速度足夠高的話，彈跳最常見于自由落體之后，巖石撞到一個表面(巖石、沙子、樹木)并彈起，繼續沿著斜坡發生更多的彈跳，直到塊體的速度太低。在巖崩運動過程中彈跳是一種比較復雜和不容易確定運動軌跡的運動模式。這一部分是最不容易理解的，也是下落階段中最難預測的部分。在建立巖崩模型時，通常用恢復系數來判斷崩落巖石在運動過程中造成的能量損失，把崩落巖石的撞擊問題看成是剛體之間的相互撞擊，避免了直接討論崩落巖石在碰撞過程中的非線性變形和摩擦問題. (Azzoni, 1995; Bozzolo, 1989)。崩落巖石在運動過程中發生碰撞反彈時，呈拋物線運動。根據運動的獨立性原理，可以拋物線運動視為水平方向上均勻線性運動和垂直向上投擲運動的組合形式。
法向恢復系數Rn和切向恢復系數Rt是準確計算崩落巖石運動軌跡的兩個主要參數。實驗表明，斜坡坡面的巖石性質越趨向堅硬，巖石與坡面發生的碰撞之間就會產生越大的彈性，并且相應的法向恢復系數Rn和切向恢復系數Rt就會變得越大. 根據現有的經驗，崩落巖石發生碰撞的法向恢復系數Rn在0.25-0.6 之間，切向恢復系數Rt在0.45-0.8之間。
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科普時刻 | 什么是跌落測試？18天前
其中一些最常見的標準包括：
ASTM D5276：通過自由落體對裝載容器進行跌落測試的標準測試方法
ASTM D7386：單一包裹輸送系統包裝性能測試的標準實踐
ISTA 3A：包裹輸送系統運輸，重量小于150磅（70kg）
ISO 2248：跌落垂直沖擊測試
IEC 60068-2-31：測試-測試Ec：粗暴搬運沖擊，主要用于設備型物品
MIL-STD-810G
然而，從工程角度分析，該問題遠非簡單的自由落體運動。
一、為什么落棒時間很難算清？
控制棒在導向管中的下落過程，本質上是一個多因素耦合的動力學問題，難點主要集中在以下三個方面。
1. 接觸問題：非線性接觸。 控制棒與導向管內壁持續接觸，存在摩擦、間隙、偏心等復雜因素，局部區域甚至可能出現接觸增強或卡滯，其本質是非線性接觸。
2. 結構問題：剛柔耦合效應。
測試樣品在試驗過程中不受任何約束，以一個自由落體的狀態從預定高度跌落至沖擊臺面上。其過程完全遵循自由落體運動定律。
測試目的：主要用于評估產品整體結構的堅固性、內部元器件的抗沖擊能力以及包裝對產品的保護性能。它模擬的是產品在脫手后姿態不確定的隨機跌落。
特點：測試結果具有普遍性，但跌落后產品的撞擊點不確定，可能每次都是不同的面、棱或角。
2.
一期一會 | 什么是跌落測試？6個月前
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ASTM D7386：單一包裹輸送系統包裝性能測試的標準實踐
ISTA 3A：包裹輸送系統運輸，重量小于150磅（70kg）
ISO 2248：跌落垂直沖擊測試
IEC 60068-2-31：測試-測試Ec：粗暴搬運沖擊，主要用于設備型物品
MIL-STD-810G
二、跌落測試設備
以定向跌落試驗機為例，其工作原理基于物理學中的自由落體運動與碰撞力學，通過精準控制跌落高度、角度與速度等參數，模擬手機在運輸、搬運、使用過程中可能遭遇的意外跌落場景，以此評估手機的耐摔性、結構強度及內部元器件的穩固性。
（網格尺寸已通過網格無關性驗證）
圖3機輪有限元殼模型
3 自由落體設置
在輪胎下方放置一平面，平面與輪胎最低點距離113.9mm（對應自由落體釋放后機輪沖擊平面的豎直速度為1.5m/s）。
實現的目的，當sensor_1觸發后將3號joint抑制，也即part_c小球之后會自由落體；當sensor_2觸發后將4號joint抑制，也即part_d小球之后會自由落體。當然，將各自的sensor在觸發后關閉。
提交仿真，可以使用交互式仿真也可以使用腳本計算，但是如果使用腳本計算要注意不能再有對傳感器的操作，因為本案例找的就是傳感器觸發事件。
例如手機在日常使用中可能會不小心掉落，受到沖擊，通過沖擊測試，將手機從一定高度自由落體到特定表面，觀察手機外觀、功能是否受損，以此評估其抗沖擊性能。
設定測試條件：測試條件需結合標準和產品特性精心確定，涵蓋測試頻率、載荷大小、測試溫度、濕度等關鍵環境因素。
該案例僅作簡單介紹，后續可以運用到小球自由落體入水、船舶出入水、水上飛機出入水等多種案例的計算。
1 workbench 設置
1.1 選擇以下三個模塊進行流體計算
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
依據相關實驗進行幾何劃分，具體尺寸如下圖。
實現的目的，當sensor_1觸發后將3號joint抑制，也即part_c小球之后會自由落體；當sensor_2觸發后將4號joint抑制，也即part_d小球之后會自由落體。當然，將各自的sensor在觸發后關閉。
提交仿真，可以使用交互式仿真也可以使用腳本計算，但是如果使用腳本計算要注意不能再有對傳感器的操作，因為本案例找的就是傳感器觸發事件。
