ANSYS-Explicit的案例
基于ANSYS workbench-Explicit Dynamics模塊電路板跌落顯示動力學分析簡例
基于ANSYS workbench-Explicit Dynamics模塊電路板跌落顯示動力學分析簡例
本實例為顯示動力學分析簡化實例，與實際工程項目相差甚遠，請不要直接用于工程應用以及論文撰寫，僅僅以此方法介紹ANSYS workbench-Explicit Dynamics的一個跌落分析的應用。
轉載請注明出處以及作者：CAE夢想很偉大
本實例為某簡易電路板結構，現在對其進行跌落分析。對焊點和接觸建立失效準則，模擬跌落過程中焊點和接觸失效。
1.分析模塊定義：
2.材料屬性定義：
選擇【Explicit Materials】材料庫中的CONC-35MPA；選擇【General Non-linear Materials】材料庫中的Aluminum Alloy NL；創建自定義材料PCB，材料屬性設置項如圖所示。
3.創建幾何：
4.建立綁定接觸對、焊點以及Body Interactions：
其中綁定接觸和焊點需要建立正應力和剪切應力極限用于失效分析。
5.求解設置：
分析時間0.005s
設置初始速度-5m/s
地面剛性全約束
6.結果后處理
可以看出PowerConnector20以及powerdiss.123都已經脫離PCB，焊點以及接觸均已失效，本例結束。
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ANSYS Workbench LS-DYNA 將標準 LS-DYNA 求解器功能與 ANSYS Mechanical 環境中提供的預處理和后處理工具相結合。也就是說，它還集成了 ANSYS Spaceclaim Direct Modeler 幾何工具、ANSYS Parameter Manager 和設計探索軟件，可讓您針對 CAD 幾何結構進行完整的參數研究，并且可清理至顯式分析所需的標準。
3) 選擇眾多元素和接觸公式
ANSYS LS-Dyna 為您提供了范圍廣泛的低階和高階元素公式（固體、外殼和波形）。這些公式可通過 ANSYS Mechanical 界面應用于各部件，因此您可以僅根據需要在某區域設置高保真元素。
考慮到波形橫截面和外殼厚度，LS-DYNA 范圍廣泛的接觸選項可用于固體、外殼和波形之間的自動接觸檢測。接觸可在單獨部件、部件內和單個元素內檢測到，從而讓整個模型中實現簡單穩健的接觸。
4、 ANSYS Explicit STR瞬態非線性顯式動力學快捷分析軟件
ANSYS Explicit STR是基于ANSYS Workbench仿真平臺環境的結構高度非線性顯式動力學分析軟件。可以求解二維、三維結構的跌落、碰撞、材料成形等非線性動力學問題。軟件功能成熟、齊全，可用于求解涉及材料非線性、幾何非線性、接觸非線性的動力學各類問題。
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計算過程比較簡單，就是使用ANSYS-Explicit Dynamic模塊進行計算。
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ansysworkbench 19.0版本的模型文件。由于不支持ansysworkbench19.0壓縮的wbpz格式，故將impact.wbpz格式改成impact.rar。下載下來后，右鍵重命名，把后續改回來即可，支持19.0及以上版本打開，雙擊即可打開。由于上傳文件大小的要求，后面兩個鋼板的求解結果已清除，自行求解即可。
電路板或芯片的小球跌落仿真模擬
因此，使用ANSYS仿真來對小球跌落進行模擬，是非常有意義的。
本文簡要介紹小球跌落試驗模擬所用的模塊和使用流程，希望對大家有幫助。
一、使用ANSYS Explicit模塊進行分析；
二、創建結構模型，包括PCB基板，芯片，以及塑封料。模型的建立過程略去；
三、確定部件材料，因為是示例，所以從ANSYS材料庫中選了EPOXY，Silicon，FR-4等材料參數。
四、確定接觸屬性，選擇Frictionless；
五、網格設置；
六、小球跌落速度設置為1m/s；
七、約束條件的設置，設置為底部固定約束，如果更進一步模擬實際情況，還需根據實際實驗來修改；
八、計算過程中的設置，設定終止時間為0.00015s，根據計算需求和計算能力，也可更改；
九、計算并查看芯片的應力的結果，因為重點在于芯片是否會被小球跌落損壞。
Die_ball_drop.avi
十、由下圖看出，小球底部的芯片區域，應力是最大的。由于設置的計算時間比較短，速度也比較低，因此應力并不大。
通過以上計算，可以調整不同的材料參數，以及更細化一些的疊層結構設計來優化落球的結果。從而對芯片封裝結構的設計起到非常重要的指導作用。
以上僅為示例，還希望各位專家同行多多指點。
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所有投稿論文涉及的ANSYS產品范疇：
■ ANSYS結構力學分析：ANSYS Mechanical Enterprise/Premium/Pro、ANSYS DesignSpace、ANSYS Multiphysics、ANSYS Mechanical、 ANSYS Professional NTS/NLT 、ANSYS Acoustics、Rigid Dynamics、Composites PrepPost、AutoDyn、 ANSYS LS-DYNA 、ANSYS Explicit STR 、ANSYS nCode DesignLife、ANSYS AQWA、ASAS
■ ANSYS流體動力學分析：CFX、Fluent、Polyflow、TurboGrid、Forte、Chemkin、FENSAP-ICE、ICEM CFD、Fluent Meshing、Reaction Design
■ ANSYS電子散熱分析：Icepak
■ ANSYS電子電磁設計：Designer、HFSS、Ｑ3D Extractor、Slwave、TPA、Maxwell、Simplorer、PExprt、RMxprt、Savant、EMIT
■ ANSYS關鍵嵌入式系統、軟件設計：SCADE Suite、SCADE Display、SCADE System、SCADE Lifecycle、SCADE ARINC 661
■ 協同仿真、二次開發及優化設計：Workbench、EKM、ACT、DesignXplorer、AIM
■ 3-D建模軟件：SpaceClaim
■ 高性能計算：HPC
■ 多物理域設計和仿真平臺：Simplorer
■ 半導體芯片設計：PathFinder 、PowerArtist、RedHawk、Totem、SeaHawk 、SeaScape
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展開 Ansys應用于新能源汽車充電樁行業工程仿真解決方案
Ansys Mechanical
與Workbench綁定的工作流程
調用Mesh模塊快速建模
易用的接觸調試工具
- 快速調試模型接觸問題
靈活的梁單元工作流程
- 在Mechanical中創建、編輯、復制線體單元的截面屬性
- 利用截面工具對未定義截面屬性的線體進行截面屬性定義
多物理場耦合
- 支持更多的導入載荷類型
- 實現更廣的多物理耦合分析場景
后處理及二次開發
- 支持ACT的二次開發
- 直接可編輯和運行多行腳本文件
碰撞安全分析
對于充電樁受到沖擊碰撞等工況，傳統的驗證手段破壞性大、成本較高，采用Ansys進行仿真可以快速得到驗證結果，縮短周期并且降低驗證成本。
Ansys Explicit Dynamics
典型應用
- 跌落
- 碰撞和穿透
行業領域
- 消費電子產品（跌落失效）
- 航空航天（鳥撞）、汽車產品
- 核電安全、國防領域
……
與Ansys Workbench流程綁定
- 幾何導入
- 網格建模
- 初始環境
- 加載和約束
- 分析設置
- 求解信息
疲勞耐久分析
對于由循環載荷引起的疲勞耐久失效，傳統驗證方法需要經過較長的時間進行驗證，采用仿真手段可以快速得出疲勞分析結果，縮短開發周期，從而更好地指導設計。
展開 ansys18.2 PCB板跌落顯示動力學分析 ￥8.88
采用ANSYS18.2 Explicit STR顯式動力學分析模塊，對PCB板跌落過程進行仿真。
ANSYS Workbench 顯式動力學新書出版
新書出版，基于ANSYS 2022R1版本的顯式動力學。
購買鏈接：https://item.jd.com/13260951.html#crumb-wrap
這應該是 目前最簡單的 Explicit Dynamics、Autodyn和LS-DYNA軟件的入門及提高教程。
其中，《ANSYS Workbench 顯式動力學》主要是介紹：
1. 涵蓋ANSYS/Workbench中的Explicit Dynamics、Autodyn和LS-DYNA三大模塊，從算法、幾何建模、材料定義到網格劃分，操作過程一目了然。
2. 顯式動力學的接觸設置、計算條件設置、后處理設置，數據翔實，圖表豐富，易學易上手。
3.以實例為導向導，包括高速沖擊碰撞、侵徹、爆炸等十多個案例的建模仿真全過程講解，可快速掌握、加深理解。
4.多物理場耦合、多模塊聯合仿真、多參數優化設計等仿真難題，在書中都可找到解決方案。
《ANSYS/Workbench LS-DYNA爆炸沖擊非線性動力學數值仿真》主要介紹：
1. 本書主要以ANSYS/Workbench平臺為基礎，介紹了LS-DYNA模塊在非線性動力學分析中的工程應用。
2.涵蓋Workbench LS-DYNA模塊基本知識、幾何建模、材料定義、Model通用前處理模塊、LS-DYNA專用前處理模塊、計算條件設置和后處理等內容。
3. 以實例為導向，包括常見的非線性動力學，如沖擊碰撞、爆炸、跌落、優化設計等仿真全過程講解。
4.書中包含從建模到計算結果分析的全部操作過程，以便讀者能夠結合應用實例，快速掌握LS-DYNA建模和求解流程。
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