ansys 跌落仿真的案例
AnsysWB-手機(jī)跌落瞬態(tài)仿真 ￥10
AnsysWB-手機(jī)跌落瞬態(tài)仿真
Ansys LS-Dyna結(jié)構(gòu)沖擊跌落仿真應(yīng)用培訓(xùn)
視頻簡(jiǎn)介
電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具以及包裝類產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)存在意外跌落風(fēng)險(xiǎn)，跌落后產(chǎn)品功能是否正常、產(chǎn)品外觀是否損壞嚴(yán)重、內(nèi)部連接是否失效等等這些都給設(shè)計(jì)提出了重大挑戰(zhàn)，采用有限元分析對(duì)該工況進(jìn)行仿真已成為工程師快速了解產(chǎn)品性能和洞悉產(chǎn)品失效機(jī)理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys LS-Dyna對(duì)產(chǎn)品跌落進(jìn)行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點(diǎn)。
現(xiàn)場(chǎng)公開(kāi)課 | Ansys LS-Dyna結(jié)構(gòu)沖擊跌落仿真應(yīng)用培訓(xùn)
電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具以及包裝類產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)存在意外跌落風(fēng)險(xiǎn)，跌落后產(chǎn)品功能是否正常、產(chǎn)品外觀是否損壞嚴(yán)重、內(nèi)部連接是否失效等等這些都給設(shè)計(jì)提出了重大挑戰(zhàn)，采用有限元分析對(duì)該工況進(jìn)行仿真已成為工程師快速了解產(chǎn)品性能和洞悉產(chǎn)品失效機(jī)理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys LS-Dyna對(duì)產(chǎn)品跌落進(jìn)行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點(diǎn)。
01、培訓(xùn)目標(biāo)
1.掌握如何使用Ansys LS-Dyna軟件對(duì)產(chǎn)品沖擊/跌落工況進(jìn)行仿真分析;
2.理解LS-Dyna關(guān)鍵字并對(duì)關(guān)鍵字進(jìn)行編輯；
3.學(xué)習(xí)Ansys Workbench環(huán)境對(duì)LS-Dyna進(jìn)行前處理以及LS-Prepost對(duì)LS-Dyna進(jìn)行后處理。
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電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具以及包裝類產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)存在意外跌落風(fēng)險(xiǎn)，跌落后產(chǎn)品功能是否正常、產(chǎn)品外觀是否損壞嚴(yán)重、內(nèi)部連接是否失效等等這些都給設(shè)計(jì)提出了重大挑戰(zhàn)，采用有限元分析對(duì)該工況進(jìn)行仿真已成為工程師快速了解產(chǎn)品性能和洞悉產(chǎn)品失效機(jī)理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys LS-Dyna對(duì)產(chǎn)品跌落進(jìn)行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點(diǎn)。
家電的零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、跌落性能，如何做仿真分析？
目前常使用的仿真分析軟件有：ANSYS、Abaqus、Hypermesh。另外在家電產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)崗位中，仿真分析屬于結(jié)構(gòu)仿真分析，這也是今天討論的分析類型。其中主要進(jìn)行的仿真分析工作有：跌落仿真、零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真、產(chǎn)品加速度動(dòng)力學(xué)仿真，跌落仿真最主要的軟件有ANSYSLS-dyna、abaqus、RADIOSSS。
目前家電產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)普遍用的是ANSYS和dyna做跌落仿真，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析用ANSYSworkbench，hypermesh和abaqus很少人用。很多工程師，在跌落仿真中遇到比較頭疼的問(wèn)題還是材料參數(shù)不夠全面，尤其是包裝材料這部分的參數(shù)，另外跌落仿真中模型處理時(shí)間需要比較長(zhǎng)。對(duì)比包裝設(shè)計(jì)崗位的仿真分析，除了現(xiàn)有常用的仿真分析手段，結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析是一個(gè)很好的應(yīng)用點(diǎn)，另外包裝材料的數(shù)據(jù)參數(shù)平臺(tái)的建立也是行業(yè)緊缺的內(nèi)容。在實(shí)際仿真分析中大家常會(huì)遇到以下一些問(wèn)題。
問(wèn)題一：現(xiàn)有仿真分析中遇到的普遍問(wèn)題？
1、材料參數(shù)不準(zhǔn)確：在整個(gè)討論中所有使用仿真分析軟件的同行遇到的最頭疼的問(wèn)題是材料參數(shù)，尤其是包裝材料的參數(shù)。
材料參數(shù)通過(guò)以下幾種方法得到：
1）各公司委外測(cè)試材料參數(shù)；
2）咨詢有比較全的材料參數(shù)的高校；
3）公司內(nèi)部對(duì)材料測(cè)試其材料的力-位移，換算出應(yīng)力應(yīng)變曲線，主要針對(duì)EPS和EPE封閉材料；
4）從網(wǎng)絡(luò)上收集材料參數(shù)；
5）利用仿真軟件進(jìn)行模擬分析復(fù)合材料參數(shù)：目前在仿真軟件中可以通過(guò)面紙參數(shù)去仿真分析出瓦楞紙，蜂窩紙等空心結(jié)構(gòu)的參數(shù)來(lái)。
展開(kāi) 玻璃杯跌落仿真與車載導(dǎo)航屏碰撞仿真關(guān)系的研究 ￥10
一、概述
在分析求解某模型碰撞/跌落過(guò)程產(chǎn)生的作用力時(shí)（接觸力），由于力的作用時(shí)間很短且與實(shí)際作用時(shí)間有關(guān)，會(huì)首先考慮采用顯示動(dòng)力學(xué)求解。
其中，顯示動(dòng)力學(xué)的動(dòng)力平衡方程為
（t）表示某時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的數(shù)值。P為外力，I為單元內(nèi)力。
u為位移，u'為速度，u”為加速度。
在顯示動(dòng)力學(xué)中，對(duì)加速度在時(shí)間上進(jìn)行積分采用中心差分方法，在計(jì)算速度的變化時(shí)假定加速度為常數(shù)。應(yīng)用這個(gè)速度的變化值加上前一個(gè)增量步中點(diǎn)的速度來(lái)確定當(dāng)前增量步中點(diǎn)的速度：
速度對(duì)時(shí)間的積分并加上在增量步開(kāi)始時(shí)的位移以確定增量步結(jié)束時(shí)的位移：
這樣，在增量步開(kāi)始時(shí)提供了滿足動(dòng)力學(xué)平衡條件的加速度。得到了加速度，在時(shí)間上“顯式地”前推速度和位移。
材料應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系
而應(yīng)變?yōu)閼?yīng)變速率對(duì)時(shí)間的積分
結(jié)合上面的方程，對(duì)有限元模型進(jìn)行積分求解，可以得到外部作用力P，也就是碰撞時(shí)的接觸力。其中，內(nèi)力I由分析模型材料的強(qiáng)度和網(wǎng)格單元決定，設(shè)定的初始速度和分析作用時(shí)間作為分析的已知條件。
下面就以玻璃杯跌落仿真分析的實(shí)例，引申出車載導(dǎo)航屏的碰撞分析，分析采用Abaqus顯示動(dòng)力學(xué)求解器。
二、玻璃杯的跌落仿真
上圖為玻璃跌落仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)圖，分析前需要計(jì)算出碰撞時(shí)的初始速度來(lái)省略在空中的跌落過(guò)程，以便縮短分析時(shí)間，其次在模型中添加重力加速度。
而分析模型為了得到玻璃破碎的過(guò)程，需要對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置：
1、 材料的脆性斷裂設(shè)置
創(chuàng)建脆性材料玻璃，包括彈性模量密度等，主要是創(chuàng)建Brittle Cracking。（具體參數(shù)設(shè)置與說(shuō)明見(jiàn)附件教程）
2、Field Output里設(shè)置狀態(tài)輸出
3、單元設(shè)置
殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會(huì)更隨機(jī)符合實(shí)際情況。如果是3D模型，則采用四面體單元。
展開(kāi) LS-DYNA | 跌落仿真
LS-DYNA | 跌落仿真
水瓶跌落-SPH仿真
水瓶跌落-SPH仿真，項(xiàng)目合作與交流：513484528@qq.com
主要關(guān)鍵字
Altair SimLab顯著提升電子產(chǎn)品跌落仿真效率
近年來(lái)，數(shù)值仿真已越來(lái)越多應(yīng)用在消費(fèi)電子和高科技行業(yè)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中合理使用數(shù)值仿真是提升研發(fā)效率的有效途徑[1]。而電子產(chǎn)品整機(jī)跌落仿真是其中一種常見(jiàn)的仿真類型。
通過(guò)跌落仿真，可以在設(shè)計(jì)早期查看結(jié)構(gòu)的變形和損傷，以趕在開(kāi)模之前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化：
跌落前后結(jié)構(gòu)對(duì)比
跌落仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
跌落仿真設(shè)置過(guò)程-仿真工程師曾經(jīng)的“痛苦源泉”
然而整機(jī)跌落仿真設(shè)置本身卻曾經(jīng)是仿真工程師的“痛苦源泉”——由于需要考慮整機(jī)所有部件（除了小部分簡(jiǎn)化）的結(jié)構(gòu)和材料，通常模型十分復(fù)雜，對(duì)仿真工程師來(lái)說(shuō)，是最不愿意面對(duì)的仿真任務(wù)：
這其中，需要耗費(fèi)大量的仿真工程師幾何清理和網(wǎng)格調(diào)整的時(shí)間，很多時(shí)候還需要和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行反復(fù)的幾何調(diào)整溝通。而網(wǎng)格劃分的質(zhì)量不僅會(huì)直接影響計(jì)算時(shí)間，更讓人崩潰的是，很可能因?yàn)槟硞€(gè)網(wǎng)格的質(zhì)量較差，在計(jì)算過(guò)半，已經(jīng)花費(fèi)了大量等待時(shí)間后，會(huì)忽然出現(xiàn)因?yàn)榫W(wǎng)格畸變而 abort 的結(jié)果，并且網(wǎng)格的調(diào)試也沒(méi)有明確的方法，只能不斷耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間以期待獲得好的結(jié)果。
在一些比較標(biāo)準(zhǔn)的部件上，還可能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累，形成通用的網(wǎng)格模版，然而消費(fèi)類電子產(chǎn)品迭代快，外形和整體設(shè)計(jì)的變化都很大，很難形成比較通用的模版，并且往往有很多小特征，例如拔模角，小臺(tái)階，熱鉚柱，小縫隙等等，給模型簡(jiǎn)化和網(wǎng)格劃分都帶來(lái)很大的困難。
但另一方面，例如耳機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品通常并不要求劃分六面體網(wǎng)格，因?yàn)檫@的確很難做到，只需要?jiǎng)澐指哔|(zhì)量的四面體單元即可，因此 SimLab 提供的方便易用的幾何簡(jiǎn)化功能，和高效的四面體網(wǎng)格劃分技術(shù)十分適用。
SimLab - 方便易用的簡(jiǎn)化功能
SimLab 提供了快速的幾何簡(jiǎn)化功能，這使得仿真工程師可以自行快速批量處理小圓角，小臺(tái)階以及簡(jiǎn)化電子元器件和螺紋等。
展開(kāi) 電路板或芯片的小球跌落仿真模擬
因此，使用ANSYS仿真來(lái)對(duì)小球跌落進(jìn)行模擬，是非常有意義的。
本文簡(jiǎn)要介紹小球跌落試驗(yàn)?zāi)M所用的模塊和使用流程，希望對(duì)大家有幫助。
一、使用ANSYS Explicit模塊進(jìn)行分析；
二、創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型，包括PCB基板，芯片，以及塑封料。模型的建立過(guò)程略去；
三、確定部件材料，因?yàn)槭鞘纠詮?em>ANSYS材料庫(kù)中選了EPOXY，Silicon，F(xiàn)R-4等材料參數(shù)。
四、確定接觸屬性，選擇Frictionless；
五、網(wǎng)格設(shè)置；
六、小球跌落速度設(shè)置為1m/s；
七、約束條件的設(shè)置，設(shè)置為底部固定約束，如果更進(jìn)一步模擬實(shí)際情況，還需根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)來(lái)修改；
八、計(jì)算過(guò)程中的設(shè)置，設(shè)定終止時(shí)間為0.00015s，根據(jù)計(jì)算需求和計(jì)算能力，也可更改；
九、計(jì)算并查看芯片的應(yīng)力的結(jié)果，因?yàn)橹攸c(diǎn)在于芯片是否會(huì)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(qū)域，應(yīng)力是最大的。由于設(shè)置的計(jì)算時(shí)間比較短，速度也比較低，因此應(yīng)力并不大。
通過(guò)以上計(jì)算，可以調(diào)整不同的材料參數(shù)，以及更細(xì)化一些的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化落球的結(jié)果。從而對(duì)芯片封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起到非常重要的指導(dǎo)作用。
以上僅為示例，還希望各位專家同行多多指點(diǎn)。
展開(kāi) LS-DYNA煙灰缸跌落仿真 ￥9.99
煙灰缸跌落問(wèn)題是比較典型的材料非線性問(wèn)題，本案例模擬玻璃煙灰缸從近一米的高度跌落損傷。
1、工況設(shè)置
煙灰缸網(wǎng)格采用六面體網(wǎng)格，為了減少計(jì)算量，網(wǎng)格大小為1.5mm；煙灰缸材料為玻璃，模型為*MAT110 JH2本構(gòu)模型；初始條件為5m/s的Z負(fù)向初速度，和重力。地面為剛性墻。
2、仿真結(jié)果
如想獲得更為精確的仿真結(jié)果，有時(shí)間精力的同學(xué)可以細(xì)化網(wǎng)格，優(yōu)化失效應(yīng)變，或者采用有限元和光滑粒子耦合的方法模擬。
Simcenter 3D筆記本電腦跌落仿真
01
筆記本電腦跌落仿真的必要性
家電產(chǎn)品都是需要進(jìn)行通過(guò)一系列的運(yùn)輸才能到達(dá)用戶手中，由于搬運(yùn)，跌落等原因每年有上萬(wàn)臺(tái)機(jī)器需返修，企業(yè)由此產(chǎn)生的損失達(dá)數(shù)千萬(wàn)人民幣。筆記本電腦在研發(fā)階段也需要進(jìn)行跌落測(cè)試，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但是這些破壞性試驗(yàn)，必須在產(chǎn)品試制成功后進(jìn)行，耗費(fèi)的時(shí)間和物力財(cái)力巨大。另外，我們?cè)诋a(chǎn)品的實(shí)際跌落測(cè)試中，只能獲得有限數(shù)據(jù)信息，無(wú)法獲得空間和時(shí)間的連續(xù)結(jié)果，很難檢測(cè)到產(chǎn)品內(nèi)部的沖擊特性，很難觀測(cè)到整個(gè)物理樣機(jī)試驗(yàn)變化過(guò)程。
圖1
數(shù)字化樣機(jī)的仿真技術(shù)為跌落、碰撞研究提供了更為有效的方法，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段即可實(shí)施。利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，針對(duì)產(chǎn)品的跌落過(guò)程進(jìn)行合理的有限元仿真分析，可以了解跌落過(guò)程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化以及跌落的機(jī)理，提高產(chǎn)品的抗跌落、抗沖擊能力。同時(shí)可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低結(jié)構(gòu)成本，減少實(shí)物樣機(jī)的數(shù)量。
02
Simcenter 3D跌落分析方案
筆記本電腦的跌落是在極短的時(shí)間內(nèi)，受到劇烈碰撞動(dòng)態(tài)載荷而產(chǎn)生的非線性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)響應(yīng)，這個(gè)屬于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)是一門用于計(jì)算載荷隨時(shí)間變化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，結(jié)構(gòu)的速度、加速度、位移和力都可以隨時(shí)間變化。Simcenter 3D具有優(yōu)秀的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析能力，本文就是介紹使用Simcenter 3D瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行筆記本電腦角跌落的分析過(guò)程。
首先，我們需要定義實(shí)際筆記本電腦的跌落工況（如圖2）。根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該筆記本電腦從450mm的高處跌落到地面上，角部落地。
展開(kāi) 手機(jī)跌落測(cè)試的仿真分析
電子產(chǎn)品不可避免的會(huì)經(jīng)受跌落帶來(lái)的撞擊情況，特別是從手中或者桌上掉下來(lái)產(chǎn)生的撞擊。能否經(jīng)受這種撞擊對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)成功的產(chǎn)品很關(guān)鍵。
要評(píng)估一個(gè)電子產(chǎn)品受到撞擊載荷時(shí)的響應(yīng)，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真分析。與物理實(shí)驗(yàn)相比，仿真分析有著明顯的優(yōu)勢(shì)：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，任意階段都可以進(jìn)行模擬，同時(shí)成本低，能夠提供詳細(xì)的結(jié)果和模型上任意點(diǎn)的信息（應(yīng)力、應(yīng)變、加速度等等）。手機(jī)是我們工作和生活中經(jīng)常使用的電子設(shè)備，下面我們將為大家分享一個(gè)手機(jī)跌落仿真分析的案例。
分析背景：
手機(jī)從 1.5 米處自由跌落到大理石地板。
Abaqus import預(yù)應(yīng)力跌落仿真測(cè)試
導(dǎo)讀
跌落測(cè)試除了單次跌落外，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)需求，還有多次跌落或者預(yù)應(yīng)力跌落，上次我們進(jìn)行了單次跌落在Abaqus中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，今天我們使用Abaqus Import功能，進(jìn)行卡扣的預(yù)應(yīng)力跌落。
首先進(jìn)行卡扣的裝配仿真，在step模塊中開(kāi)啟重啟動(dòng)功能，如下：
分析結(jié)果如下：
新建分析模塊導(dǎo)入結(jié)果文件作為跌落測(cè)試的零件，如下：
設(shè)置導(dǎo)入為變形后模型，注意，把“-1”刪除，如下：
確保導(dǎo)入后模型名字如下：
其余操作請(qǐng)參考眼鏡跌落測(cè)試部分，進(jìn)入load模塊，設(shè)置預(yù)定義場(chǎng)，如下：
提交計(jì)算，查看跌落后應(yīng)力如下：
展開(kāi) （動(dòng)畫）手機(jī)殼體跌落仿真分析－－－HYPERMESH+LS-DYNA
（動(dòng)畫）手機(jī)殼體跌落仿真分析，是用HYPERMESH+LS-DYNA做的，模型中還有其他的部件，不過(guò)我沒(méi)有輸出。
歡迎各位指正》可以作為參考用！
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